用于液压或气缸的位置反馈传感器使用了三种传统技术中的一种:磁致伸缩性,可变阻力和可变电感。随着对控制和功能的需求增加,传感器仪表汽缸在重工业,海底和移动设备世界中变得更加重要。最终,用户或系统集成商必须确定应用程序的要求,并且哪种技术最能满足其总安装成本与性能的基础上。磁致伸缩性,可变电阻和可变电感传感器的优点和弱点都显示在图中。这些常见的传感技术利用了长探头,该探针延伸到已被枪口的枪口钻入气缸杆的内端。

传感器技术和应用的功能逐个比较。
磁致伸缩技术是高精度应用的首选技术。通常称为LDT或MLDT的传感器包括不锈钢管状探头和周围的短,环形永磁体组件,该概述安装在活塞中的沉孔中。最常见的包装设计用于将传感器的电子设备拧入圆筒背面的O形圈端口,长长细长的探头插入杆的孔中。它使用“飞行时间”原理来确定磁铁的位置,高精度和中等响应时间。磁体用于反射扭转机械脉冲,其沿着称为波导的探针内的特殊电线传输。通常,每个磁致伸缩传感器制造商拥有自己的磁铁风格,具有独特的安装功能,如孔数量,孔图案等。磁致伸缩传感器可以消耗相当多的功率,并且不是最机械崎岖的传感器。它们提供对机械稳健性的电气性能,因为它们受到震动和振动问题。然而,虽然机械地存在一些潜在的缺点,但磁致伸缩传感器的封装设计是针对端口安装的缸内使用量身定制的。

可变电阻电位计型传感器,通常被称为盆,其中成本是驾驶员,高精度并不至关重要。电阻壶通常嵌入汽缸的后端板中,而不是磁致伸缩传感器的端口安装。它使用绝缘圆形载体,其附接到枪钻筒杆的内端,并支撑导电擦拭器,该导电擦拭器接触部分导电塑料探针的表面。随着刮水器沿着该塑料元件移动,其电阻以线性方式变化,使得确定载体的位置相当容易,因此,杆的位置。由于其坚固性,有利的行程到长度比,以及它们的大型模拟直流电压输出,罐已被视为用于圆柱体的良好位置测量解决方案,以及它们的输入电压的大百分比。电阻盆的主要缺点是磨损,特别是如果气缸以高频致动,或者更重要的是,在短程范围内抖动以改善系统的动态特性。由于电阻壶嵌入圆柱体中,更换磨损的罐可以非常耗时和昂贵,甚至可能需要完全新的汽缸。

可变电感位置传感器已用于气缸行业,但尚未识别磁致伸缩传感器或电阻电位计。这种非接触技术在对产品寿命和长期可靠性的电阻电位器上具有许多显着的优势,并且通常可以在线性,分辨率和频率响应方面具有磁致伸缩传感器的性能,但成本明显降低。同样重要的是,可变电感传感器可以承受更大的冲击和振动,例如重型工业和移动设备应用中常见的那些。

线性可变电感传感器覆盖了与磁致伸缩传感器相关的更高水平的性能和外部端口安装灵活性之间的中间地面,以及嵌入式电阻电位器的坚固性和价格。这些传感器通过测量使用使用电感探针的振荡器电路的谐振频率来操作,该电感探针通过枪钻杆在其上的位置而变化。通常以4英寸(100 mm)至36“(900 mm)的全尺度范围内提供,可提供端口和嵌入式封装,具有连接器和电缆端接,与大多数目录磁致伸缩传感器中的那些相匹配。这些传感器提供模拟直流电压或电流输出,具有可用于OEM应用的SSI数字输出。可变电感传感器呈现不需要环磁体的非接触溶液。实际上,如果安装了可变电感传感器以替换现有的磁致伸缩传感器,则可以在气缸杆端留下磁铁,而不会干扰传感器的基本操作。

在过去几年中,用于海底应用的仪器汽缸的要求大大增加。可变电感传感器可以在压力密封版中提供,允许用户在10,000英尺(3,000米)的海底环境中安装传感器/气缸,其中3,000 Psig内部液压。

远程现场校准是许多可变电感传感器上提供的标准功能。此功能允许用户在安装在汽缸上时缩放传感器的输出。随着按钮设置零和全刻度输出点,传感器将在其新设定范围内提供所需的全尺度输出,因此不再需要在操作控制系统中缩放设备。

在另一个流体电力应用中,虽然不常用在液压缸内,但是LVDT通常用于两级液压阀的阀芯位置反馈应用。短距离可变电感传感器,其简单的电感探针插入主阀芯末端的孔中,通常更容易安装,而不是需要隔离管以从阀门的先导压力脱离其芯的LVDT。

在有许多流体电力应用的地方,其中电阻电位器和磁致伸缩传感器是一种良好的解决方案,这些应用往往落到钟曲线的任一侧。最近的电子进步和包装设计的灵活性使可变电感传感器对主流具有非常有效的圆柱应用,往往靠近该钟曲线的峰值。

这项工作由Edward E. Herceg,联盟传感器集团的首席技术官,H.G.Schaevitz LLC。有关更多信息,请单击这里


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本文首先出现在2015年9月期刊上美国宇航局金宝搏官网技术简报杂志。

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