MTS磁致伸缩位移传感器在纵切刀定位装置的应用.PDF

MTS磁致伸缩位移传感器在纵切刀定位装置的应用 作者：苏州紫兴纸业有限公司 仪电 史跃进 2009-7-25 平板切纸机中一道很重要的工序就是纵切，就是实现把几个纸 卷纵切分割成所要求的单独的纸张。经过这道工序的平板纸，在外观 上应该切边光滑，刀口平整；尺寸上精度要高，否则影响产品质量， 使销售过程中的处于被动地位。在传统的纵切工艺中，一般都是通过 手工定位的方法或是半自动的方法(即通过每把纵切刀的位置显示值 来定位移动刀架装置)。这样的缺点是显而易见的，不仅误差值因调 节者不同而上下跳动不稳定，调节时间也受到熟练度与机械结构有很 大关系，结果就是换刀效率大打折扣。在现代高速切纸机的出现，且 对纸边的精度要求日益高涨的时候，如何通过控制系统和测量系统来 正确、快速定位变成了衡量纵切刀装置的水平高低的标准。 目前，广泛用于位置测量的传感器主要有旋转编码器、光栅光电 编码器、磁栅尺、磁致伸缩位置传感器等。旋转编码器的最大缺点是 需要一套将直线运动转换成旋转运动的结构，安装成本颇高，机械传 动带来间隙误差相当程度地削减了旋转编码器固有的分辨度，同时， 长期使用还容易造成码盘破损之类的机械损伤。另外，还需要接触测 量。光栅光电编码器 一旦被灰尘遮盖或油渍浸泡，就影响其使用； 并且在测量中不能掉电，一旦掉电，将会丢失掉电期间位移发生改变 的数值。磁栅尺传感器处在恶劣环境中，如海水，这将严重影响交流 磁头与磁带间的磁场传播。而磁致伸缩位置传感器响应速度快，精度 高，非接触式测量，基本免维护等众多优点于一身。 1842: 科学家焦乐（Joule）发现磁滞伸缩原理，1941: 磁滞伸缩 原理首次应用于第二次大战的潜艇声纳探测 1996: MTS 推出 Temposonics III型位移传感器(现场总线)，从而实现了网络化的集 成与远程控制。 图1：磁致伸缩传感器原理示意图 磁滞伸缩是一个物理现象，它的效果是非常细微的。它意指一些 金属（如铁、镍或钴），在磁场作用下具有伸缩能力。磁致伸缩测量 原理包含了以几个磁电力学（Magneto-mechanic）效果所实现的位置 测量，如图1所示，它利用高精度电路探测在一个称之为 ”波导管” （Waveguide）的物体內以固定音速运行的超声脉冲所需的运行时间。 波导管是以磁致伸缩材料制造的。这种测量方法的好处应用在工业行 业中，代表了快速和准确的位置测量反馈。无接触和无磨损的元件， 代表非常可靠和超长的工作寿命。就算在机械行业中常常碰上的高震 荡与高冲击，又或是受到油污等极恶劣的工作环境里，也不会对传感 器造成不良影响。它利用两个不同磁场相交时产生一个应变脉冲信 号，然后计算这个信号被探测所需的时间周期，从而换算出准确的位 置。这两个磁场一个来自活动磁铁，另一个则来自由传感器电子头产 生的电流脉冲。这个称谓 “询问信号” 的脉冲沿着传感器內以磁致 伸缩材料制造成的波导管（waveguide）以音速运行。波导管 (Waveguide)即磁致伸缩位移传感器里面的感应元件，它是以磁致伸 缩物料制造。波导管是负责运载应变脉冲信号，而这个信号是由询问 脉冲和位置磁铁所产生的两个磁场相交瞬间所产生出来。当两个磁场 相交时，波导管发生磁致伸缩现象，产生一个应变脉冲 （strain pulse）。这个称为 “返回信号” 的脉冲很快便被电子头的感测电路 探测到。从产生询问信号的一刻到返回信号被探测到所需的时间周期 乘以固定的音速，我们便能准确的计算出磁铁的位置变动。这个过程 是连续不断的，所以每当活动磁铁被带动时，新的位置很快就会被感 测出来。由于输出信号是一个真正的绝对值，而不是比例的或需要再 放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情況，更不必像其它 位移传感器一样需要定期重标。 这些核心技术的研发努力帮助我们 大幅降低由非线性和温度效应造成的测量误差和稳定性，同时大幅延 长传感器的工作寿命。结合先进的生产工艺和改良的敏感元件结构， 配合最先进的电子组件生产传感器。传感器装有 MTS 拥有专利的特 殊制定应用芯片（ASIC），这个芯片提供真正的数字界面与外界直接 沟通，通过最新最强的智能型设定软件，提供快速的现场设置与简易 过程操作。 新的电子设计平台允许把传感器的功能与数据输出大幅 扩展，这代表着更多