磁致伸縮位移傳感器信號(hào)激勵(lì)原理

磁致伸縮位移傳感器模型如圖 1 所示，DSP 控制脈沖信號(hào)作用于激勵(lì)脈沖電路，產(chǎn)生的脈沖電流作用波導(dǎo)絲，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形磁場(chǎng) Фi，該環(huán)形磁場(chǎng)將沿著波導(dǎo)絲向活動(dòng)磁鐵方向以光速傳播; 而活動(dòng)的永磁鐵會(huì)在其周圍引發(fā)一個(gè)軸向的穩(wěn)恒磁場(chǎng) Фm，這兩個(gè)磁場(chǎng)相交，便會(huì)瞬間合成一個(gè)螺旋形的扭轉(zhuǎn)磁場(chǎng) Ф，根據(jù)磁致伸縮效應(yīng)，波導(dǎo)絲在兩個(gè)磁場(chǎng)交匯處的部分將會(huì)產(chǎn)生瞬間形變，由此形成一個(gè)彈性波，該彈性波會(huì)以固定的速度向波導(dǎo)絲兩邊傳播。

　　當(dāng)彈性波到達(dá)檢測(cè)線圈位置時(shí)，一方面會(huì)引起線圈的磁疇發(fā)生變化，另一方面磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 也會(huì)因?yàn)槟娲胖律炜s效應(yīng)而發(fā)生相應(yīng)變化。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)規(guī)律，在檢測(cè)線圈上將能夠檢測(cè)到感應(yīng)電壓，可以用式( 1) 來(lái)描述:

　　e = - NS( dB/dt)

　　式中: e 為感應(yīng)電壓，V; N 為線圈匝數(shù); S 為線圈的截面面積; dB/dt 為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率。

　　當(dāng) DSP 產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)時(shí)，開(kāi)啟 A/D 采樣直到檢測(cè)到彈性波時(shí)結(jié)束，由于 A/D 轉(zhuǎn)換速率已知，可以計(jì)算 A/D 轉(zhuǎn)換的次數(shù)得到從永磁鐵到線圈的傳輸時(shí)間 t，彈性波的傳輸速度 v，線圈和磁鐵之間的距離 L 就可以用式( 2) 計(jì)算得到。

　　L = vt