位移检测系统分析

内容简介： 内容简介：
一、位移传感器的定义及分类
1.电感式位移传感器 1.电感式位移传感器
二、几种常见的位移传感器
2.磁致伸缩线性位移传感器 2.磁致伸缩线性位移传感器 3.电涡流传感器 3.电涡流传感器
三、典型位移检测系统分析 ——磁尺位移检测系统在热连轧机侧导板 ——磁尺位移检测系统在热连轧机侧导板 开度检测改造中的应用
磁致伸缩线性位移传感器结构图
3.电涡流传感器 3.电涡流传感器
工作原理： 工作原理：电涡流传感器是以高频电涡流效应为原理 的非接触式位移传感器。 的非接触式位移传感器。前置器内产生的高频电流从 振荡器流入探头线圈中， 振荡器流入探头线圈中，线圈就产生了一个高频电磁 当被测金属的表面靠近该线圈时， 场。当被测金属的表面靠近该线圈时，由于高频电磁 场的作用，在金属表面产生感应电流，即电涡流。 场的作用，在金属表面产生感应电流，即电涡流。该 电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场相反， 电流产生一个交变磁场，方向与线圈磁场相反，这二 个磁场相互迭加就改变了原线圈的阻抗。 个磁场相互迭加就改变了原线圈的阻抗。所以探头与 被测金属表面距离的变化可通过探头线圈阻抗的变化 来测量。 来测量。前置器根据探头线圈阻抗的变化输出一个与 距离成正比的直流电压。 距离成正比的直流电压。
三、典型位移检测系统分析 ——磁尺位移检测系统在热连轧机侧导板开度检 ——磁尺位移检测系统在热连轧机侧导板开度检 测改造中的应用 1.系统组成 1.系统组成 磁尺位移检测系统由机械安装支架、 磁尺位移检测系统由机械安装支架、磁尺传 感器、单片机放大控制器组成， 感器、单片机放大控制器组成，利用现有的 MAC计算机的 板（电压或电流输入 输出出 计算机的I/O板 电压或电流输入/输出出 计算机的 以及APC软件包。 软件包。 板）以及 软件包
一、位移传感Fra Baidu bibliotek的定义
测位移就是测量刚体平移或转动时的线位 移或角位移的机械量， 移或角位移的机械量，用于测量机械位移 机械零部件的几何参数（尺寸、 ，机械零部件的几何参数（尺寸、表面形 状等） 状等）以及在加工过程中需要连续测量的 几何尺寸如钢板、纸和橡胶等。 几何尺寸如钢板、纸和橡胶等。 位移传感器是测量位移的重要元器件， 位移传感器是测量位移的重要元器件，是 位移检测系统不可或缺的重要组成部分 不可或缺的重要组成部分。 位移检测系统不可或缺的重要组成部分。 所谓位移传感器就是利用各种元件检测对象 所谓位移传感器就是利用各种元件检测对象 位移传感器 的物理变化量，通过将该变化量转换为距离， 的物理变化量，通过将该变化量转换为距离， 来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。 来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。 根据使用元件的不同， 根据使用元件的不同，分为光学式位移传感 线性接近传感器、超声波位移传感器等。 器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。
输出特性曲线： 输出特性曲线：
2.磁致伸缩线性位移传感器 2.磁致伸缩线性位移传感器
磁致伸缩液位位移传感器 磁致伸缩液位位移传感器 液位
工作原理：当工作时， 工作原理：当工作时，由电子仓内电子电路产生一起 始脉冲，此起始脉冲在波导丝中传输时，同时产生了 始脉冲，此起始脉冲在波导丝中传输时， 一沿波导丝方向前进的旋转磁场， 一沿波导丝方向前进的旋转磁场，当这个磁场与磁环 或浮球中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应， 或浮球中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使 波导丝发生扭动， 波导丝发生扭动，这一扭动被安装在电子仓内的拾能 机构所感知并转换成相应的电流脉冲， 机构所感知并转换成相应的电流脉冲，通过电子电路 计算出两个脉冲之间的时间差，即可精确测出被测的 计算出两个脉冲之间的时间差， 位移和液位。 位移和液位。 性能特点：该产品主要应用于要求测量精度高、 性能特点：该产品主要应用于要求测量精度高、 使用环境较恶劣的位移和液位测量系统中。 使用环境较恶劣的位移和液位测量系统中。具 有精度高、重复性好、稳定可靠、 有精度高、重复性好、稳定可靠、非接触式测 寿命长、安装方便、环境适应性强等特点。 量、寿命长、安装方便、环境适应性强等特点。
2.机械安装 2.机械安装 图2磁尺传感器与导板的一侧直接相连，无中间 磁尺传感器与导板的一侧直接相连， 变速器。 变速器。 3.磁尺传感器 3.磁尺传感器 磁尺传感器(即直线式感应同步器 即直线式感应同步器)和旋转式感应同 磁尺传感器 即直线式感应同步器 和旋转式感应同 步器的原理基本相同， 步器的原理基本相同，重要区别在于传感器采用 Φ28mm磁尺 类似于活塞杆）和传感头（定尺） Φ28mm磁尺（类似于活塞杆）和传感头（定尺） 磁尺（ 组合，也可分离， 组合，也可分离，而旋转感应同步器的定子相当于 磁尺传感头，结构不完全相同。 磁尺传感头，结构不完全相同。磁尺是在磁性体上 用特殊方式嵌入等间隔的非磁性体， 用特殊方式嵌入等间隔的非磁性体，并在表面镀一 层硬质保护层，旋转感应同步器的转子绕有绕组， 层硬质保护层，旋转感应同步器的转子绕有绕组， 绕组通过滑环连接到插头。 绕组通过滑环连接到插头。磁尺位移检测系统式磁 尺和传感头相对滑动，强度高，安装方便， 尺和传感头相对滑动，强度高，安装方便，磁尺和 传感头课安装在水雾、高温等恶劣环境中。 传感头课安装在水雾、高温等恶劣环境中。
工作原理： 工作原理： 电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性 器件，接通电源后， 器件，接通电源后，在开关的感应面将产生一 个交变磁场，当金属物体接近此感应面时， 个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金 属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量， 属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振 荡器输出幅度线性衰减， 荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变 化来完成无接触检测物体的目的。 化来完成无接触检测物体的目的。 性能特点：电感式位移传感器具有无滑动 性能特点： 触点， 触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影 并且低功耗，长寿命， 响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种 恶劣条件下。 恶劣条件下。 应用领域： 应用领域：位移传感器主要应用在自动化 装备生产线对模拟量的智能控制。 装备生产线对模拟量的智能控制。
5.APC软件包修改 软件包修改 修改APC软件中有关侧导板开度计算部分，直接读单 软件中有关侧导板开度计算部分， 修改 软件中有关侧导板开度计算部分 片机放大控制器输出模拟电压信号并按比例转换为侧 导板开度。 导板开度。由于每个磁尺传感器对应一台单片机放大 控制器，侧导板开度检测计算与在线控制计算机分离， 控制器，侧导板开度检测计算与在线控制计算机分离， 所以不存在因为计算机运行速度慢而丢失数据的问题。 所以不存在因为计算机运行速度慢而丢失数据的问题。
应用领域：广泛应用于石油、化工、制药、 应用领域：广泛应用于石油、化工、制药、食 饮料等行业， 品、饮料等行业，对各种液罐的液位进行计量 和控制。作为位移传感器， 和控制。作为位移传感器，它不但可以测量运 动物体的直线位移， 动物体的直线位移，而且还可同时给出运动物 体的速度模拟信号。 体的速度模拟信号。
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引言： 引言：
咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报 咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报 INTECHNOCONSULTING 告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美 年全球传感器市场容量为506 告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美 元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元 预计2010年全球传感器市场可达600亿美元 2010年全球传感器市场可达600 以上。调查显示，东欧、 以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为 传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、 传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、 日本依旧是传感器市场分布最大的地区。 日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世 界范围而言， 界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是 汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好 汽车市场，占第二位的是过程控制市场， 通讯市场前景。 通讯市场前景。
6.磁尺位移检测系统投入使用后， 6.磁尺位移检测系统投入使用后，具有明显的优 磁尺位移检测系统投入使用后 势： 检测精度高：由于磁尺直接与导板相连， 检测精度高：由于磁尺直接与导板相连，武 机械传动间隙，而且磁尺位移检测系统的检测精 机械传动间隙， 度高。改系统最大分辨率为6.25m，显示精度 度高。改系统最大分辨率为 ， 0.1mm，没有积累误差。 ，没有积累误差。 采样计算速度快，磁尺最大运行速度8m/s， 采样计算速度快，磁尺最大运行速度 ， 数据采样时间0.2ms，单片机软件运行周期 数据采样时间 ，单片机软件运行周期2ms。 。 操作维护简单。磁尺位移检测系统故障点减 操作维护简单。 维护安装方便，具有停电保护功能， 少，维护安装方便，具有停电保护功能，零点任 意设置，简化操作。 意设置，简化操作。单片机放大控制器的智能化 功能，能为用户提供保障报警指示， 功能，能为用户提供保障报警指示，用户根据报 警提示能很快查找故障的原因。 警提示能很快查找故障的原因。 综合成本低：由于该系统能替代进口同类产 综合成本低： 其高可靠性和高检测精度，能减少故障， 品，其高可靠性和高检测精度，能减少故障，降 低综合成本。 低综合成本。
电涡流传感器的工作原理图
性能特点：可靠性好，灵敏度高， 性能特点：可靠性好，灵敏度高，抗干扰能 力强，采用非接触测量，响应速度快， 力强，采用非接触测量，响应速度快，耐高 能在油、 温，能在油、汽、水等恶劣环境下长期连续 工作,检测不受油污 检测不受油污、 工作 检测不受油污、蒸汽等介质的影响
应用领域：广泛应用于电力、石化、冶金、 应用领域：广泛应用于电力、石化、冶金、钢 航空航天等大中型企业， 铁、航空航天等大中型企业，对各种旋转机械 的轴位移、振动、转速、胀差、偏心、 的轴位移、振动、转速、胀差、偏心、油膜厚 度等进行在线监测和安全保护， 度等进行在线监测和安全保护，为精密诊断系 统提供了全息动态特性， 统提供了全息动态特性，有效地对设备进行保 护。
二、几种常见的位移传感器： 几种常见的位移传感器：
1.电感式位移传感器 1.电感式位移传感器
电感式位移传感器PR9350
电感式位移传感器PR9350采用电感式测量原理，供电电压为5V、 采用电感式测量原理，供电电压为 、 电感式位移传感器 采用电感式测量原理 灵敏度高、线性误差小、温度范围广泛。 灵敏度高、线性误差小、温度范围广泛。
各种各样的位移传感器： 各种各样的位移传感器
磁致伸缩位 移传感器
自复位式位 移传感器
激光位移 传感器
电涡流位 移传感器
直线位移 传感器
超声波位 移传感器
位移传感器的分类： 位移传感器的分类：
根据输出信号的类型可分为模拟式位移传感器、 根据输出信号的类型可分为模拟式位移传感器、 可分为模拟式位移传感器 数字式位移传感器两类； 数字式位移传感器两类； 根据被测物体的位置关系可分为接触式位移 根据被测物体的位置关系可分为接触式位移 传感器、 传感器、非接触式位移传感器 根据运动方式可分为直线位移传感器、 根据运动方式可分为直线位移传感器、角度位移 可分为直线位移传感器 传感器 根据材质可分为金属膜传感器、导电塑料传感器、光电 根据材质可分为金属膜传感器、导电塑料传感器、 可分为金属膜传感器 式传感器、磁敏式传感器、金属玻璃铀传感器、 式传感器、磁敏式传感器、金属玻璃铀传感器、绕线传 感器、 感器、电位器式位移传感器
4.单片机放大控制器 4.单片机放大控制器 板相比， 与ASI板相比，单片机放大控制器增加 板相比 了单片机、输出接口（串行/并行 并行、 了单片机、输出接口（串行 并行、模拟 电压/电流 和运行、报警指示灯。 电流） 电压 电流）和运行、报警指示灯。单片 机放大控制器准确计算磁尺位移量， 机放大控制器准确计算磁尺位移量，精 度高，能进行零点任意设置， 度高，能进行零点任意设置，具有传感 器及超速故障报警、 器及超速故障报警、自检和悼点保护等 智能化功能（ 智能化功能（课开发自动定位控制功 ），避免了元旋转式感应同步器检测 能），避免了元旋转式感应同步器检测 系统无故障报警、侧导板看度检测丢失， 系统无故障报警、侧导板看度检测丢失， 故障查找过程复杂的问题。 故障查找过程复杂的问题。