位移檢測(cè)系統(tǒng)分析.ppt

1、位移檢測(cè)系統(tǒng)分析,引言：,咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場(chǎng)報(bào)告顯示，2008年全球傳感器市場(chǎng)容量為506億美元，預(yù)計(jì)2010年全球傳感器市場(chǎng)可達(dá)600億美元以上。調(diào)查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)，而美國(guó)、德國(guó)、日本依舊是傳感器市場(chǎng)分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場(chǎng)上增長(zhǎng)最快的依舊是汽車市場(chǎng)，占第二位的是過程控制市場(chǎng)，看好通訊市場(chǎng)前景。,內(nèi)容簡(jiǎn)介：,一、位移傳感器的定義及分類,二、幾種常見的位移傳感器,1.電感式位移傳感器,2.磁致伸縮線性位移傳感器,3.電渦流傳感器,三、典型位移檢測(cè)系統(tǒng)分析 磁尺位移檢測(cè)系統(tǒng)在熱連軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板開度檢測(cè)改造

2、中的應(yīng)用,一、位移傳感器的定義,所謂位移傳感器就是利用各種元件檢測(cè)對(duì)象的物理變化量，通過將該變化量轉(zhuǎn)換為距離，來(lái)測(cè)量從傳感器到對(duì)象物的距離位移的機(jī)器。根據(jù)使用元件的不同，分為光學(xué)式位移傳感器、線性接近傳感器、超聲波位移傳感器等。,測(cè)位移就是測(cè)量剛體平移或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的線位移或角位移的機(jī)械量，用于測(cè)量機(jī)械位移，機(jī)械零部件的幾何參數(shù)（尺寸、表面形狀等）以及在加工過程中需要連續(xù)測(cè)量的幾何尺寸如鋼板、紙和橡膠等。 位移傳感器是測(cè)量位移的重要元器件，是位移檢測(cè)系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。,磁致伸縮位移傳感器,自復(fù)位式位移傳感器,激光位移傳感器,各種各樣的位移傳感器：,電渦流位移傳感器,直線位移傳感器,超聲波位

3、移傳感器,位移傳感器的分類：,根據(jù)輸出信號(hào)的類型可分為模擬式位移傳感器、數(shù)字式位移傳感器兩類；,根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式可分為直線位移傳感器、角度位移傳感器,根據(jù)材質(zhì)可分為金屬膜傳感器、導(dǎo)電塑料傳感器、光電式傳感器、磁敏式傳感器、金屬玻璃鈾傳感器、繞線傳感器、電位器式位移傳感器,根據(jù)被測(cè)物體的位置關(guān)系可分為接觸式位移傳感器、非接觸式位移傳感器,二、幾種常見的位移傳感器：,1.電感式位移傳感器,電感式位移傳感器PR9350,電感式位移傳感器PR9350采用電感式測(cè)量原理，供電電壓為5V、靈敏度高、線性誤差小、溫度范圍廣泛。,工作原理： 電感式位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在開關(guān)的感應(yīng)面

4、將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來(lái)完成無(wú)接觸檢測(cè)物體的目的。,性能特點(diǎn)：電感式位移傳感器具有無(wú)滑動(dòng)觸點(diǎn)，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長(zhǎng)壽命，可使用在各種惡劣條件下。,應(yīng)用領(lǐng)域：位移傳感器主要應(yīng)用在自動(dòng)化裝備生產(chǎn)線對(duì)模擬量的智能控制。,輸出特性曲線：,2.磁致伸縮線性位移傳感器,磁致伸縮液位位移傳感器,工作原理：當(dāng)工作時(shí)，由電子倉(cāng)內(nèi)電子電路產(chǎn)生一起始脈沖，此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)這個(gè)磁場(chǎng)與磁環(huán)或浮球中的永久磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，

5、使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng)，這一扭動(dòng)被安裝在電子倉(cāng)內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，通過電子電路計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間差，即可精確測(cè)出被測(cè)的位移和液位。,性能特點(diǎn)：該產(chǎn)品主要應(yīng)用于要求測(cè)量精度高、使用環(huán)境較惡劣的位移和液位測(cè)量系統(tǒng)中。具有精度高、重復(fù)性好、穩(wěn)定可靠、非接觸式測(cè)量、壽命長(zhǎng)、安裝方便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。,應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、食品、飲料等行業(yè)，對(duì)各種液罐的液位進(jìn)行計(jì)量和控制。作為位移傳感器，它不但可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的直線位移，而且還可同時(shí)給出運(yùn)動(dòng)物體的速度模擬信號(hào)。,磁致伸縮線性位移傳感器結(jié)構(gòu)圖,3.電渦流傳感器,工作原理：電渦流傳感器是以高頻電渦流效應(yīng)為原理的非接

6、觸式位移傳感器。前置器內(nèi)產(chǎn)生的高頻電流從振蕩器流入探頭線圈中，線圈就產(chǎn)生了一個(gè)高頻電磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬的表面靠近該線圈時(shí)，由于高頻電磁場(chǎng)的作用，在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，即電渦流。該電流產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，方向與線圈磁場(chǎng)相反，這二個(gè)磁場(chǎng)相互迭加就改變了原線圈的阻抗。所以探頭與被測(cè)金屬表面距離的變化可通過探頭線圈阻抗的變化來(lái)測(cè)量。前置器根據(jù)探頭線圈阻抗的變化輸出一個(gè)與距離成正比的直流電壓。,電渦流傳感器的工作原理圖,應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金、鋼鐵、航空航天等大中型企業(yè)，對(duì)各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、脹差、偏心、油膜厚度等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和安全保護(hù)，為精密診斷系統(tǒng)提供了全息動(dòng)態(tài)特性，有效地

7、對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。,性能特點(diǎn)：可靠性好，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，采用非接觸測(cè)量，響應(yīng)速度快，耐高溫，能在油、汽、水等惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)工作,檢測(cè)不受油污、蒸汽等介質(zhì)的影響,三、典型位移檢測(cè)系統(tǒng)分析 磁尺位移檢測(cè)系統(tǒng)在熱連軋機(jī)側(cè)導(dǎo)板開度檢測(cè)改造中的應(yīng)用,1.系統(tǒng)組成 磁尺位移檢測(cè)系統(tǒng)由機(jī)械安裝支架、磁尺傳感器、單片機(jī)放大控制器組成，利用現(xiàn)有的MAC計(jì)算機(jī)的I/O板（電壓或電流輸入/輸出出板）以及APC軟件包。,3.磁尺傳感器 磁尺傳感器(即直線式感應(yīng)同步器)和旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的原理基本相同，重要區(qū)別在于傳感器采用28mm磁尺（類似于活塞桿）和傳感頭（定尺）組合，也可分離，而旋轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器的定子相當(dāng)

8、于磁尺傳感頭，結(jié)構(gòu)不完全相同。磁尺是在磁性體上用特殊方式嵌入等間隔的非磁性體，并在表面鍍一層硬質(zhì)保護(hù)層，旋轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器的轉(zhuǎn)子繞有繞組，繞組通過滑環(huán)連接到插頭。磁尺位移檢測(cè)系統(tǒng)式磁尺和傳感頭相對(duì)滑動(dòng)，強(qiáng)度高，安裝方便，磁尺和傳感頭課安裝在水霧、高溫等惡劣環(huán)境中。,2.機(jī)械安裝 圖2磁尺傳感器與導(dǎo)板的一側(cè)直接相連，無(wú)中間變速器。,4.單片機(jī)放大控制器 與ASI板相比，單片機(jī)放大控制器增加了單片機(jī)、輸出接口（串行/并行、模擬電壓/電流）和運(yùn)行、報(bào)警指示燈。單片機(jī)放大控制器準(zhǔn)確計(jì)算磁尺位移量，精度高，能進(jìn)行零點(diǎn)任意設(shè)置，具有傳感器及超速故障報(bào)警、自檢和悼點(diǎn)保護(hù)等智能化功能（課開發(fā)自動(dòng)定位控制功能），避

9、免了元旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)故障報(bào)警、側(cè)導(dǎo)板看度檢測(cè)丟失，故障查找過程復(fù)雜的問題。,5.APC軟件包修改 修改APC軟件中有關(guān)側(cè)導(dǎo)板開度計(jì)算部分，直接讀單片機(jī)放大控制器輸出模擬電壓信號(hào)并按比例轉(zhuǎn)換為側(cè)導(dǎo)板開度。由于每個(gè)磁尺傳感器對(duì)應(yīng)一臺(tái)單片機(jī)放大控制器，側(cè)導(dǎo)板開度檢測(cè)計(jì)算與在線控制計(jì)算機(jī)分離，所以不存在因?yàn)橛?jì)算機(jī)運(yùn)行速度慢而丟失數(shù)據(jù)的問題。,6.磁尺位移檢測(cè)系統(tǒng)投入使用后，具有明顯的優(yōu)勢(shì)： 檢測(cè)精度高：由于磁尺直接與導(dǎo)板相連，武機(jī)械傳動(dòng)間隙，而且磁尺位移檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度高。改系統(tǒng)最大分辨率為6.25m，顯示精度0.1mm，沒有積累誤差。 采樣計(jì)算速度快，磁尺最大運(yùn)行速度8m/s，數(shù)據(jù)采樣時(shí)間0.2ms，單片機(jī)軟件運(yùn)行周期2ms。 操作維護(hù)簡(jiǎn)單。磁尺位移檢測(cè)系統(tǒng)故障點(diǎn)減少，維護(hù)安裝方便，具有停電保護(hù)功能，零