[发明专利]一种磁致伸缩位移传感器装置、系统及校准方法

说明书

本发明公开了一种磁致伸缩位移传感器装置、系统及校准方法，包括测杆、位置磁铁和校准装置；所述测杆内设有金属保护套管，所述金属保护套管一端设有检测线圈另一端设有非金属压螺，所述测杆对应检测线圈的一端设有测量电路板，所述金属保护套管内设有波导丝，所述波导丝一端穿过检测线圈与测量电路板连接，另一端设有消回波装置并固定在非金属压螺上，所述非金属压螺通过引线与金属保护套管连接，所述位置磁铁与校准装置安装于测杆上，所述位置磁铁沿测杆长度方向自由滑动，所述校准装置设于测杆上固定位置；本发明提高传感器测量精度及长期测值稳定性，结构简单，成本低廉，校准精度高。

技术领域

本发明涉及一种磁致伸缩位移传感器装置、系统及校准方法，属于传感器测量技术领域。

背景技术

磁致伸缩位移传感器是一种利用铁磁材料的正磁致伸缩效应以及逆磁致伸缩效应构成的位移传感器。磁致伸缩位移传感器通过将位移物理量转换成两个脉冲信号的时间间隔来建立起时间与位移之间的对应关系，具有测量精度高，测量范围大，结构简单的优点，广泛应用于液压缸运动检测、机床运动检测等领域。

磁致伸缩位移传感器具有可沿传感器长度方向自由滑动的位置磁铁，在测量过程中首先在波导丝上加载大电流问询脉冲，问询脉冲产生环形磁场沿波导丝传播，在位置磁铁处环形磁场与位置磁铁磁场产生相互作用，在波导丝中产生回波沿波导丝往回传播被检测装置接收。通过测量发送问询脉冲到接收回波信号之间的时间间隔来建立时间与位移之间的对应关系。由于磁致伸缩位移传感器在工作过程中受温度、波导丝张紧度和长期加载大电流问询脉冲等因素的影响波导丝的波速、回波信号都会发生变化，传感器测值会出现明显的漂移。

有文献介绍了一种自校准的磁致伸缩液位传感器，该装置是将产生的扭转波向上传播到脉冲处理器的时间与扭转波向下传播到波导丝末端并反射向上传播至脉冲处理器的时间相加来计算出扭转波的实时传播速度，根据实时速度推导出液位实时高度，从而去除温度对波导丝和晶振的影响，实现液位的精确测量，该发明需引用扭转波的反射波，在磁致伸缩传感器设计中，一般是要想方设法消除反射波的，因由脉冲电场与永磁体共同作用产生的扭转波信号本来就非常微弱，如果让频率相同的反射波在波导丝中传播，势必会影响有用信号的检测。

还有一些文献介绍了采用两个检测线圈来改善因温度和波导丝张紧不同而带来的精度与稳定性较差的问题。两个线圈之间的距离是固定的，根据两个线圈检测到信号波的时间差，进而计算出此时此刻的信号波传播的速度，最终得出位置磁铁与检测线圈之间的距离。此方法可以达到提高测量精度与长期稳定性的问题，但两个线圈不仅增加了结构的复杂性，同时还增加了电路的处理难度。

还有一种自标定和可消除温漂的磁致伸缩液位传感器的发明专利，该专利采用在装置前段增加一个或多个辅助浮子(内含磁铁)。辅助浮子之间的距离是已知定值，根据测量辅助浮子之间信号波时间差，来计算该时间点信号波的波速，再测量位置磁铁产生的信号波到达检测线圈的时间，再用该时间乘以该时间点的波速得到位置磁铁与检测线圈之间的距离。如采用该方法，在装置前加一个或多个辅助浮子，如果辅助浮子与检测线圈的距离较近，测量的时间误差的百分比增加，根据此时间计算的实时波速可能偏差较大，可能无法达消除温漂的目的，如果辅助浮子与检测线圈之间的距离较远，这样可能达到消除温漂的问题，但增加了仪器的盲区。因磁致伸缩仪器本身的特点，仪器本身就存在盲区，为此许多研究人员在设法减小该类仪器的盲区，而此方法不仅不能减小盲区反而增大了盲区。且该发明提到的将辅助浮子安装在波导管与波导丝之间，安装极为不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁致伸缩位移传感器装置、系统及校准方法，以解决现有技术中导致的上述不利于信号波本身的检测、结构复杂，增加电路处理难度、增加了仪器的盲区的缺陷。