与其他测量技术相比，磁致伸缩传感器具有许多技术和实际优势，包括精度、可靠性、成本、灵活性和低维护。
许多类型的工业设备使用传感器来提供监控和控制过程所需的反馈。这保持了设计参数，并以所需的质量和吞吐量产生制造的产品。典型的传感器可以测量温度，压力，流量，力或位置，以及测量的类型和所选择的传感器技术决定了驱动规格和适当传感器的尺寸的参数。
由于其先天的精度，可靠性和提供连续的绝对位置反馈，因此磁致伸缩传感器越来越广泛使用。基于通过波导的声音速度的磁性技术是磁致伸缩的特定实现，这增加了信号质量，以提高性能和鲁棒性。磁致伸缩传感器测量位置磁铁和传感杆的头端之间的距离。磁铁不触摸传感杆，所以没有零件可以磨损。传感杆沿着要测量的运动轴安装，并且位置磁体附着到移动的构件上。头部包括电子模块，其以模拟或数字格式向控制器或其他接收设备报告位置信息。同样在电子器件内部是电气连接接口，无论是一体连接器还是电缆和可视诊断LED，以确保适当的布线，电源和磁铁定位。
安装注意事项
磁致伸缩传感器相对于其他类型的线性位置传感器的一个优点是，即使在位置磁铁和传感杆之间设置了屏障，它也能读取位置磁铁。例如，当位置磁铁是活塞的一部分时，屏障可以是气缸壁，或者当测量齿轮位置时，屏障可以是变速箱。当位置磁铁和棒之间的材料是非磁性材料时，这是可能的。常见的材料有塑料、陶瓷、铝、其他有色金属和许多不锈钢。
磁致伸缩传感器的另一个独特优势是可以用一个传感棒测量多个磁铁。通过加入额外的位置磁铁，可以进行多个测量。一些传感器型号接受多达30个位置的磁铁。例如，在注塑机中，可以用一根传感杆来测量注入器的运动、合模和顶出。分纸机可以测量所有刀的位置，只需要一个感应杆和每把刀的位置磁铁。一些Temposonics传感器还具有直接的位置和速度输出，这是许多“高性能”伺服控制系统所必需的。
经营规格
各种磁致伸缩位置传感器的型号具有独特的规格。根据预期用途和输出样式，列出了典型模型的规范以进行指导。但是磁致伸缩传感器如何与其他线性位置技术进行比较？
磁力安全传感器提供高分辨率和低的非线性，通常是耐用的，耐用的，并且中风长度短至25mm至10m，这使得它们适用于需要高精度和可重复性的应用。
与磁致伸缩传感器相比，LVDT（线性可变差动变压器）具有高分辨率和中型非线性，并且也具有坚固的粗糙，但通常仅在2mm至200mm中可用，这为需要更长的中风的应用来规则长度。此外，电感换能器具有中等分辨率和非线性，用于需要2mm至500mm的行程长度的苛刻应用。另一方面，编码器提供高分辨率和低的非线性，但对环境条件更敏感，并且在恶劣环境中不可靠，例如采矿，建筑或钢铁制造。
超声波传感器可以是不需要高精度和重复性的应用的选项，因为它们具有低分辨率和高的非线性度。
最后，电位计通常在恶劣的环境中排除，并且由于较低的分辨率和比磁致伸缩传感器中的那些更高的非线性，因此在精密应用中排除。
选择磁致伸缩传感器后，必须在“设计”线性位置传感器时考虑许多其他因素。例如，将传感器与关于电源输入，信号输出，外壳样式，安装配置，传感笔划和传感技术在应用条件下表现良好的能力的应用要求匹配。
图1-几种不同的外壳配置让传感器安装在各种应用中。这是一个用于安装在液压或气缸上的两件式版本。它含有可承受高气缸压力的杆和法兰。
住宅风格
线性磁致伸缩位置传感器可在几个外壳配置，使安装在广泛的应用。两个液压或气动气缸安装选项包括标准安装，以及如图1所示的两件版本。它们都有棒和法兰，能够密封和承受气缸的高压。高压安装螺纹可指定为英制或公制单位，和hydraulic-style传感器可以螺纹圆柱体,准备了一个空心活塞杆和一个行业标准螺纹港口最后帽。适当的扭矩应用于六角公寓附近压力法兰线如图2所示。
图2-高压安装线以英语或公制单位提供。液压式传感器连接到圆柱体，该气缸包含空心活塞杆和端盖中的行业标准螺纹端口。扭矩施加到与压力凸缘螺纹相邻的六角形平面上。
使用概况式外壳将其底座连接到机器框架的另一种广泛接受的方法。轮廓外壳的示例如图3所示。这里，传感杆封闭在铝挤出内。挤出提供用于传感器的安装基座和用于定位安装脚，支架或螺钉的装置，以将传感器固定到位。位置磁体可以是钢材或浮动磁铁，其靠近挤出的顶部，如图3所示。它可以在沿着作为挤出的一部分的轨道骑行的梭子或滑动磁体内捕获如图3所示。这些磁铁变化让客户使用标准，现成的安装硬件，如球形和延长杆，或者它们可以设计自己的硬件以适应应用。
图3-这些线性位置传感器用型材式外壳固定在机架上。传感杆封闭在铝挤出内。
还提供了一种封装安装系统，如图4所示。该杆和气缸样式类似于轮廓外壳，但位置磁铁通过金属棒移动，杆上的夹层 - 和可选 - 在壳体的另一端。传感器壳体可以通过CLEVIS安装件支撑，用于铰接式运动应用，或者通过安装通过铝挤出中的凹槽的脚施加脚。
图4-该杆和圆筒状况非常类似于轮廓壳体，但是金属棒在杆端上用钢板上的封口磁铁移动，并且对于一些型号，在壳体的相对端上。在铰接式运动应用中使用时，铝制挤出上的夹上安装或安装脚可以支撑传感器外壳。
传感器长度和行程长度
当确定特定应用的磁致伸缩位置传感器的正确尺寸时，考虑传感杆和位置磁体的长度和对准标准。在传感器杆的头端和位置磁体之间允许最小距离，以防止位置磁铁与拾取器的相互作用：这被称为“空”。NULL的指定长度取决于传感器的安装配置。
因为零是12毫米,运动系统和传感器安装校准必须设计,这样的正面位置磁铁不会接近传感器的安装用法兰超过12毫米(如图5)。位置磁铁的正面面对最接近传感器电子住房。
图5 -由于空点为12mm，位置磁铁前端面距离安装法兰至少12mm。位置磁铁的正面面对传感器电子外壳。
在传感器杆的尖端，与头相对的末端，有一个不能使用的区域，称为死区。像零，系统必须设计，使位置磁铁的前脸不会比指定的死区距离更接近尖端。在图5中，死区为82 mm。例如，如果运动轴的行程长度为2米，那么就需要一个行程长度为2米的传感器。杆头法兰面至杆尖的总长度L为:
L = s1 + s2 + s3
L = 0.012 m + 2 m + 0.082 m = 2.094 m
在哪里：
s1 = null，m
S2 =行程长度，m
S3 =死区，m
电力
工业传感器的标准电源是24 VDC，但一些较旧的系统使用15 VDC。特殊的扩展电源选项，9 VDC至28.8 VDC，可用于非标准电源和更换旧产品。移动应用通常使用电池12或24 VDC，但由于电池负载范围宽和充电系统的接口，通常需要特殊考虑。验证电源提供的电压范围。汽车应用经常从调节的5-VDC源供电传感器，以避免传感器中更昂贵的电子设备。
输出信号
由电子模块测量的来自换能器的信号包括延时。当使用启动停止接口指定传感器时，它成形为数字脉冲。在操作中，操作员提供数字脉冲以请求读取（同时启动计时器），并且传感器返回停止脉冲。两个脉冲之间的时间表示位置磁铁的位置。类似地，可以使用具有调制PWM（脉冲宽度调制）输出的脉冲来指示相同的时间间隔。模拟电流或电压输出是常见的接口。
信号可以是0至20mA，4至20 mA，或-10至10伏。MTS传感器的腾波模拟传感器可以包含100％或没有现场输出调整。也可用，更频繁地应用于绝对串行（SSI）和现场总线协议（Canbus，DeviceNet和Profibus）或工业以太网（EtherCAT或PowerLink）。对于需要高速运动控制的应用，由于其10 kHz更新速率，SSI或EtherCAT是最受欢迎的数字输出。
图6-该蒸发器传感器安装在流体动力缸中，该磁铁具有连接到活塞的位置磁铁。传感元件包含波导，传感器头包含电子模块。它们可以被移除以更换传感器而不影响气缸压力。
最后，应用程序本身定义了大多数这些参数，因此设计工程师只需要找到满足所有性能要求的磁致伸缩传感器。例如，在图6中，在流体动力缸中的蒸发器传感器安装。位置磁体附着在圆柱体内的活塞上。传感器法兰螺纹进入气缸的一端。包含波导的传感元件和包含电子模块的传感器头可以从安装法兰取出，以便更换传感器而不会向圆筒内部通风液压。
图7-这是用于保持指定辊间隙的控制系统。位置磁铁连接到可动辊的每一端。控制器处理传感器信号并控制伺服电机。
在另一个应用中，图7显示了用于保持指定滚子间隙的传感和控制系统。磁致伸缩位移传感器沿滚轮调节轴安装，位置磁铁附在移动滚轮的两端。控制器接收传感器信号，并将控制信号发送给伺服电机。
广泛的应用可以受益于磁致伸缩技术。例如，传感器是需要精确测量和“非磨损”部件的应用的理想选择。在电动执行器中，该技术通过在负载下测量线性位置，能够改善定位精度。钢铁，塑料和木材机械的许多应用都受益于冲击和抗振性。采用液压/气动气缸，传感器可以安装在杆内和放置在气缸内部的磁铁内。磁致伸缩传感器也有利用食品和饮料，液体水平，医疗，金属加工，纸张转换，塑料，木材和检测设备应用。
MTS，Inc。
www.mts.com.
由Matt Hankinson，MTS Systems Corporation，传感器部门，Cary，NC
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