磁致伸縮位移傳感器測量方法及原理

    磁致伸縮位移傳感器的工作原理是基于磁致伸縮材料的魏德曼效應(yīng)和磁致伸縮逆效應(yīng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)傳感器工作時(shí)，由傳感器硬件電路模塊產(chǎn)生的脈沖電流沿波導(dǎo)絲傳播，當(dāng)脈沖電流流經(jīng)光標(biāo)磁鐵處的波導(dǎo)絲時(shí)，脈沖電流產(chǎn)生的周向磁場與光標(biāo)磁鐵產(chǎn)生的軸向磁場合成一個(gè)螺旋磁場。基于磁性材料的魏德曼效應(yīng)，波導(dǎo)絲發(fā)生局部瞬時(shí)形變并產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)波，扭轉(zhuǎn)波產(chǎn)生后分別以一定的速度向相反的兩個(gè)方向傳播。扭轉(zhuǎn)波傳播到檢測線圈覆蓋部分的波導(dǎo)絲處，由磁致伸縮逆效應(yīng)，波導(dǎo)絲內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，此時(shí)檢測線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

                             圖1 磁致伸縮位移傳感器結(jié)構(gòu)

    磁致伸縮位移傳感器的測量方法是將被測位移量以光標(biāo)磁鐵與檢測線圈的位移S等效代替，然后再將位移量轉(zhuǎn)換為扭轉(zhuǎn)波傳播的時(shí)間ts，如圖2所示，其中L為波導(dǎo)絲長度。電流的速度遠(yuǎn)大于扭轉(zhuǎn)波的速度，認(rèn)為脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的產(chǎn)生是同一時(shí)刻，所以ts為感應(yīng)信號eL1 （扭轉(zhuǎn)波產(chǎn)生后向左傳播到檢測線圈時(shí)產(chǎn)生的電壓信號）與脈沖電流的時(shí)間間隔，t2L-s為感應(yīng)信號eR1（扭轉(zhuǎn)波產(chǎn)生后向右傳播，并在右端發(fā)生反射后傳播到檢測線圈時(shí)產(chǎn)生的電壓信號）與脈沖電流的時(shí)間間隔，故位移S的計(jì)算表達(dá)式為S=v*ts，其中v為扭轉(zhuǎn)波在波導(dǎo)絲中的傳播速度。

                    圖2 磁致伸縮位移傳感器測量方法