CN103234443A - 一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置及方法 - Google Patents

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本发明公开了一种磁致伸缩位移传感器。本发明的一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，主要包括磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路和磁致伸缩位移传感器测量装置；所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路和磁致伸缩位移传感器测量装置连接；所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路用于发射电流脉冲信号并接收磁致伸缩回波信号，所述磁致伸缩位移传感器测量装置用于测量磁致伸缩回波信号传输时间。本发明的一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，在危险环境下能完成位移的测量。

Description

一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种磁致伸缩位移传感器。
背景技术
随着传感器检测技术的发展，新的传感器技术的不断涌现，基于磁致伸缩位移测量传感器技术的传感器也应运而生，该类型的传感器技术较为新颖，在位移测量方面有着巨大的发挥前景。它适用于高强度，高危险的极度恶劣的工作环境，在油库的液位测量，有毒化学品液位测量等方面被广泛的采用。国内现有的磁致伸缩位移传感器成品的量程在3m以内。相对于传统传感器，它使用寿命长，测量准确度高，测量精度高，安全性好，可靠性强。由于国内还基本没人做出5-10m的大位移的磁致伸缩位移传感器，亟待设计一种信号衰减小，大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置及方法。该磁致伸缩位移传感器的测量距离可以达到5-10米。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
    一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，主要包括磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路和磁致伸缩位移传感器测量装置；
    所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路和磁致伸缩位移传感器测量装置连接；
所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路用于发射电流脉冲信号并接收磁致伸缩回波信号，所述磁致伸缩位移传感器测量装置用于测量磁致伸缩回波信号传输时间。
    所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路包括产生激励脉冲信号的激励脉冲产生模块；将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号的脉冲电流发射模块；将信号与所述磁致伸缩位移传感器测量装置相连接的接口电路；将微弱回波信号接收放大的回波信号接收放大模块；对信号滤波的滤波器模块；最后用DSP对回波信号进行采样处理最后计算得出距离。
    所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路还包括对信号进行整形的比较电路模块，所述比较电路模块与所述滤波器模块连接，用于整形所述回波信号。
所述磁致伸缩位移传感器测量装置主要由漆包线、波导丝、位置磁铁、测量杆、感应回波信号的拾音器组成；
所述漆包线与所述波导丝连接形成回路，所述测量杆内设置所述漆包线和所述波导丝，所述位置磁铁套装可滑动设置在所述测量杆上，所述感应回波信号的拾音器套装设置在所述波导丝上；
发射的脉冲电流信号从漆包线传输到所述波导丝上，电流信号在波导丝上传输时受到位置磁铁的磁场影响产生回波信号，回波信号由拾音器感应而传输给回波信号接收放大模块。
    所述磁致伸缩位移传感器测量装置还包括衰减阻尼装置，所述衰减阻尼装置设置在所述波导丝的末端，用于吸收多余的回波信号。多余的信号如果不吸收，则会对回波信号的拾取产生干扰。
    所述波导丝采用Fe83Ga17波导丝，Fe83Ga17材料的波导丝具有良好的抗衰减性能，从而使得大量程的距离测量能够实现。
    一种磁致伸缩位移传感器测量方法，包括如下步骤：
A、磁致伸缩位移传感器信号发射电路将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号并通过接口电路将信号传送给磁致伸缩位移传感器测量装置；
B、所述磁致伸缩位移传感器测量装置测量磁致伸缩回波信号并将其传送给磁致伸缩位移传感器信号接收电路；
C、所述磁致伸缩位移传感器信号接收电路接收回波信号并且经过放大、滤波进而传送给DSP进行采样和分析。
    所述步骤A具体为：激励脉冲产生模块产生激励脉冲信号；脉冲电流发射模块将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号；将电流脉冲发射信号通过接口电路传送给所述磁致伸缩位移传感器测量装置。
所述步骤B具体为：漆包线接收电流脉冲发射信号并将其传输到所述波导丝上，电流脉冲发射信号在波导丝上传输时受到位置磁铁的磁场影响产生回波信号，回波信号由拾音器感应而传输给回波信号接收放大模块。
所述步骤C具体为：回波信号接收放大模块接收并放大微弱的回波信号并将其发送给滤波器模块；滤波器模块对回波信号滤波并放大；最后用DSP对回波信号进行采样处理最后计算得出距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
提供一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置及方法。所述波导丝采用Fe83Ga17波导丝，Fe83Ga17材料的波导丝具有良好的抗衰减性能，该磁致伸缩位移传感器的测量距离可以达到5-10米。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
    如图1所示，一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，主要包括磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路1和磁致伸缩位移传感器测量装置2；
    所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路1和磁致伸缩位移传感器测量装置2连接；
所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路1用于发射电流脉冲信号并接收磁致伸缩回波信号，所述磁致伸缩位移传感器测量装置2用于测量磁致伸缩回波信号传输时间。
    所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路1包括产生激励脉冲信号的激励脉冲产生模块3；将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号的脉冲电流发射模块4；将信号与所述磁致伸缩位移传感器测量装置相连接的接口电路5；将微弱回波信号接收放大的回波信号接收放大模块11；对信号滤波的滤波器模块12；最后用DSP对回波信号进行采样处理最后计算得出距离。
    所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路还包括对信号进行整形的比较电路模块13，所述比较电路模块与所述滤波器模块连接，用于整形所述回波信号。
所述磁致伸缩位移传感器测量装置主要由由漆包线6、波导丝7、位置磁铁9、测量杆、感应回波信号的拾音器10组成；
所述漆包线与所述波导丝连接形成回路，所述测量杆内设置所述漆包线和所述波导丝，所述位置磁铁套装可滑动设置在所述测量杆上，所述感应回波信号的拾音器套装设置在所述波导丝上；
发射的脉冲电流信号从漆包线传输到所述波导丝上，电流信号在波导丝上传输时受到位置磁铁的磁场影响产生回波信号，回波信号由拾音器感应而传输给回波信号接收放大模块。
    所述磁致伸缩位移传感器测量装置还包括衰减阻尼装置8，所述衰减阻尼装置设置在所述波导丝的末端，用于吸收多余的回波信号。多余的信号如果不吸收，则会对回波信号产生干扰。
    所述波导丝7采用Fe83Ga17波导丝，Fe83Ga17材料的波导丝具有良好的抗衰减性能，从而使得大量程的距离测量能够实现。
    一种磁致伸缩位移传感器测量方法，包括如下步骤：
A、磁致伸缩位移传感器信号发射电路将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号并通过接口电路将信号传送给磁致伸缩位移传感器测量装置；
B、所述磁致伸缩位移传感器测量装置测量磁致伸缩回波信号并将其传送给磁致伸缩位移传感器信号接收电路；
C、所述磁致伸缩位移传感器信号接收电路接收回波信号并且经过放大、滤波进而传送给DSP进行采样和分析。
    所述步骤A具体为：激励脉冲产生模块产生激励脉冲信号；脉冲电流发射模块将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号；将电流脉冲发射信号通过接口电路传送给所述磁致伸缩位移传感器测量装置。
所述步骤B具体为：漆包线接收电流脉冲发射信号并将其传输到所述波导丝上，电流脉冲发射信号在波导丝上传输时受到位置磁铁的磁场影响产生回波信号，回波信号由拾音器感应而传输给回波信号接收放大模块。
所述步骤C具体为：回波信号接收放大模块接收并放大微弱的回波信号并将其发送给滤波器模块；滤波器模块对回波信号滤波并放大；最后用DSP对回波信号进行采样处理最后计算得出距离。
实施例1：在稳压电源模块的供电下，激励脉冲产生模块中震荡器产生10MHz的正弦波信号，并由分频器降频、整形得到5V的方波信号，再由单稳态多谐振荡器产生幅度为8V，脉宽为30us的激励脉冲信号；激励脉冲信号经过脉冲电流发射模块后，转变为脉冲电流信号并且通过接口电路传输到传感器测量装置；位置磁铁产生一个纵向的磁场，与电流脉冲产生的磁场交汇后导致磁致伸缩材料产生扭转弹性波，一端由衰减阻尼装置吸收，另一端由拾音器感应接收后传输给回波信号接收放大模块进行放大，再通过信号滤波模块进行滤波，得到的波形经过比较器电路整形后输出幅度为5V的方波信号。
方波信号经过DSP的采样处理，可以得到发射脉冲与回波信号之间的时间间隔,就能计算得到位置磁铁的位置，进而得到距离测量数据。

Claims (10)

1.一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，其特征在于，主要包括磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路和磁致伸缩位移传感器测量装置；
    所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路和磁致伸缩位移传感器测量装置连接；
所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路用于发射电流脉冲信号并接收磁致伸缩回波信号，所述磁致伸缩位移传感器测量装置用于测量磁致伸缩回波信号传输时间。
2.如权利要求1所述的一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路包括产生激励脉冲信号的激励脉冲产生模块；将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号的脉冲电流发射模块；将信号与所述磁致伸缩位移传感器测量装置相连接的接口电路；将微弱回波信号接收放大的回波信号接收放大模块；对信号滤波的滤波器模块；最后用DSP对回波信号进行采样处理后计算得出距离。
3.如权利要求2所述的一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器信号发射与接收电路还包括对信号进行整形的比较电路模块，所述比较电路模块与所述滤波器模块连接，用于整形所述回波信号。
4.权利要求1所述的一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器测量装置主要由漆包线、波导丝、位置磁铁、测量杆、感应回波信号的拾音器组成；
所述漆包线与所述波导丝连接形成回路，所述测量杆内设置所述漆包线和所述波导丝，所述位置磁铁套装可滑动设置在所述测量杆上，所述感应回波信号的拾音器套装设置在所述波导丝上；
发射的脉冲电流信号从漆包线传输到所述波导丝上，电流信号在波导丝上传输时受到位置磁铁的磁场影响产生回波信号，回波信号由拾音器感应进而传输给回波信号接收放大模块。
5.如权利要求4所述的一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，其特征在于，所述磁致伸缩位移传感器测量装置还包括衰减阻尼装置，所述衰减阻尼装置设置在所述波导丝的末端，用于吸收多余的回波信号。
6.如权利要求4所述的一种大量程的磁致伸缩位移传感器测量装置，其特征在于，所述波导丝采用Fe83Ga17波导丝。
7.一种磁致伸缩位移传感器测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、磁致伸缩位移传感器信号发射电路将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号并通过接口电路将电流脉冲信号传送给磁致伸缩位移传感器测量装置；
B、所述磁致伸缩位移传感器测量装置测量磁致伸缩回波信号并将其传输给磁致伸缩位移传感器信号接收电路； 
C、所述磁致伸缩位移传感器信号接收电路接收回波信号并且经过放大、滤波后进而传送给DSP进行采样和分析。
8.利要求7所述的一种磁致伸缩位移传感器测量方法，其特征在于，所述步骤A具体为：激励脉冲产生模块产生激励脉冲信号；脉冲电流发射模块将激励脉冲信号转换成所需的电流脉冲发射信号；将电流脉冲发射信号通过接口电路传送给所述磁致伸缩位移传感器测量装置。
9.权利要求7所述的一种磁致伸缩位移传感器测量方法，其特征在于，所述步骤B具体为：漆包线接收电流脉冲发射信号并将其传输到所述波导丝上，电流脉冲发射信号在波导丝上传输时受到位置磁铁的磁场影响产生回波信号，回波信号由拾音器感应而传输给回波信号接收放大模块。
10.如权利要求7所述的一种磁致伸缩位移传感器测量方法，其特征在于，所述步骤C具体为：回波信号接收放大模块接收并放大微弱的回波信号后将其发送给滤波器模块；滤波器模块对回波信号滤波并放大；最后用DSP对回波信号进行采样处理最后计算得出距离。
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