數(shù)字磁致伸縮位移傳感器電路

磁致位移傳感器是根據(jù)威德曼效應(yīng)，在對(duì)傳感器施加脈沖電流會(huì)產(chǎn)生起始脈沖和停止脈沖，測(cè)量起始脈沖和停止脈沖的時(shí)間就可以得到位移量。模擬磁致位移傳感器測(cè)量方法是把兩個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為正比于磁環(huán)位置的PWM( 脈寬調(diào)制 ) 信號(hào)，然后以轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流、電壓形式輸出。 在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，傳感器本身的非線性、自身和外界的干擾，使得測(cè)量所得的輸出信號(hào)有一定程度的畸變。而傳感器的非線性和干擾是目前所有傳感器都待解決的技術(shù)難題。目前國(guó)內(nèi)外磁致伸縮位移傳感器的電路系統(tǒng)比較復(fù)雜，工藝要求高，實(shí)現(xiàn)難度較大，通常的做法是通過(guò)增加非線性調(diào)節(jié)電路和抗干擾電路來(lái)改善，使電路過(guò)于復(fù)雜，非線性校準(zhǔn)難以控制和抗干擾能力差，造成了在生產(chǎn)過(guò)程使用了大量的設(shè)備，難以調(diào)試，花費(fèi)大量的人力物力和昂貴的調(diào)試設(shè)備。

　　針對(duì)該問(wèn)題是提供一種數(shù)字磁致伸縮位移傳感器電路，其提高了傳感器的線性、精度和抗干擾的能力，簡(jiǎn)化模擬電路調(diào)試過(guò)程。

　　該電路的效果在于：本發(fā)明經(jīng)軟件編程優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)傳感器的數(shù)字非線性校準(zhǔn)和數(shù)值濾波，提高了傳感器的線性、精度和抗干擾的能力，大量高精度集成芯片的應(yīng)用，簡(jiǎn)化模擬電路調(diào)試過(guò)程，降低人力物力和調(diào)試設(shè)備的成本。

　　附圖說(shuō)明

　　圖1為數(shù)字磁致伸縮位移傳感器電路的結(jié)構(gòu)框圖。

　　具體實(shí)施方式

　　如圖1所示，數(shù)字磁致伸縮位移傳感器電路包括微控制器1、時(shí)間測(cè)量模塊2、數(shù)字轉(zhuǎn)電流電壓芯片3、比較器4、脈沖放大電路5、波導(dǎo)絲6、感應(yīng)線圈7、電源8，時(shí)間測(cè)量模塊2、數(shù)字轉(zhuǎn)電流電壓芯片3、脈沖放大電路5、電源8都與微控制器1連接，電源8還與3時(shí)間測(cè)量模塊2、數(shù)字轉(zhuǎn)電流電壓芯片3連接，時(shí)間測(cè)量模塊2還與比較器4連接，脈沖放大電路5還與波導(dǎo)絲6連接，感應(yīng)線圈7與比較器4、波導(dǎo)絲6連接。波導(dǎo)絲是以鐵、鈷、鎳以及其他合金材料組成，在磁場(chǎng)交互作用下會(huì)發(fā)生磁致伸縮現(xiàn)象(在磁場(chǎng)交互作用下引起材料的形狀和尺寸的變化)。波導(dǎo)絲被安裝在保護(hù)套管內(nèi)，一頭垂直焊有金屬鎳片，線圈套裝鎳片并通過(guò)支架固定，其上方安裝有圓柱形磁鐵，組成應(yīng)變測(cè)量裝置。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，由微控制器控制脈沖放大電路給波導(dǎo)絲提供一個(gè)脈沖電流，波導(dǎo)絲周圍產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)向兩端移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中與在保護(hù)套管外的磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相遇，發(fā)生磁致伸縮效應(yīng)，被應(yīng)變測(cè)量裝置測(cè)量并轉(zhuǎn)化為微弱的電壓信號(hào)，并通過(guò)脈沖放大電路進(jìn)行放大、信號(hào)采集、線性補(bǔ)償處理，輸出標(biāo)準(zhǔn)4-20mA電流或0-5V電壓等工業(yè)上常用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再傳輸給PLC (可編程序邏輯控制器)等工業(yè)設(shè)備進(jìn)行控制顯示或執(zhí)行監(jiān)控。

　　數(shù)字磁致伸縮位移傳感器電路采用大量高精度芯片(比如微控制器等)，經(jīng)軟件編程優(yōu)化處理，具有輸出靈敏度高、線性好、體積小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)傳感器的數(shù)字非線性校準(zhǔn)和數(shù)值濾波，提高了傳感器的線性、精度和抗干擾的能力。本發(fā)明能在達(dá)到較高精度和穩(wěn)定性的前提下，使變送器具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可直接與電腦和PLC(可編程序邏輯控制器)等上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)控制，使用時(shí)直接安裝，無(wú)需調(diào)試，簡(jiǎn)化模擬電路調(diào)試過(guò)程，節(jié)約大量的人力、時(shí)間以及需要昂貴的效驗(yàn)設(shè)備，大大提高了使用者的生產(chǎn)效率。

　　數(shù)字磁致伸縮位移傳感器電路的工作原理如下：磁環(huán)(或磁浮球)在不銹鋼導(dǎo)軌上時(shí)，經(jīng)微控制器產(chǎn)生10次/秒脈沖大電流，施加于波導(dǎo)絲的兩端，在感應(yīng)線圈產(chǎn)生脈沖電流，該脈沖電流在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸與磁環(huán)(或磁浮球)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相遇，發(fā)生磁致伸縮效應(yīng)，感應(yīng)線圈產(chǎn)生脈沖電壓，通過(guò)時(shí)間測(cè)量模塊測(cè)量?jī)擅}沖電壓的時(shí)間間隔，并通過(guò)微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算補(bǔ)償處理后，再通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)電流電壓芯片輸出4-20mA或0-5V電壓值，完成信號(hào)處理時(shí)間采集和輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的過(guò)程。