位移傳感器的應用
2016-01-23
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車輪緣的幾何狀態(tài)參數(shù)影響著列車運行的速度與平穩(wěn)度，對列車的安全運行十分重要。傳統(tǒng)的檢測手段較為復雜，通常是用帶有游標的專用尺子來進行測量，對數(shù)據(jù)的人工讀取造成測量的誤差比較大，同時不能實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，列車運行速度越來越快，火車輪緣狀態(tài)參數(shù)的精確快速檢修和數(shù)字化管理變得十分重要。輪緣檢測儀采用現(xiàn)代傳感器技術、單片機處理系統(tǒng)和簡潔穩(wěn)定的機械結構，可方便精確的對幾何狀態(tài)參數(shù)進行連續(xù)快速測量，實現(xiàn)了輪緣高度、輪輞厚度等參數(shù)測量的數(shù)字化。
輪緣高度、寬度、輪輞厚度等方面的檢測用到很多傳感器，而最為關注的是位移傳感器，位移傳感器有很多種，用在火車上車輪緣狀檢測是目前新型傳感器技術叫做激光位移傳感器。目前用在火車輪緣上檢測是的激光三角測量法，短距離的測量精度很高?？梢灾苯影盐灰苽鞲衅靼惭b在軌道上進行檢測，同樣也可以采用激光反射式位移傳感器為測量器件激光傳感器模沿直線方向掃描輪緣形狀，同時記錄整個輪緣數(shù)據(jù)。通過微處理器即可得出整個輪緣輪廓曲線，進而求得輪緣寬度、輪緣高度、70mm磨損量和磨損面積等。并且能把測量的數(shù)據(jù)上傳計算機，生成數(shù)據(jù)庫，利用先進的后處理軟件對火車輪緣進行數(shù)字化管理。它不僅可以對在線運行列車測量輪對的磨損，還可以在生產線上對輪對尺寸是否合格進行分選。
交通運輸?shù)陌l(fā)展離不開檢測技術，而儀器儀表以及傳感器技術才是檢測技術的核心。高速動力發(fā)展的今天，人們不僅僅希望體驗到是的舒適和享受，而且跟多的希望得到是安全。傳感器技術的發(fā)展會給人們生活交通帶來更多的安全，我國傳感器技術的發(fā)展也將帶動交通運輸方面在國際上擁有的一流先進技術發(fā)展。
其工作原理如圖所示：
電位器式位移傳感器
它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數(shù)關系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實現(xiàn)測量位移目的而設計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關系。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。
物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應盡量減小每匝的電子值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優(yōu)點是：結構簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。
磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環(huán)的絕對位置來測量被檢測產品的實際位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應用于成千上萬的實際案例中.
由于作為確定位置的活動磁環(huán)和敏感元件并無直接接觸；
因此傳感器可應用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊懀琁P防護等級在IP67以上。此外，傳感器采用了高科技材料和先進的電子處理技術，因而它能應用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號為絕對位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會丟失，更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，就算不斷重復檢測，也不會對傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命。
磁致伸縮位移傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內產生電流脈沖，該電流脈沖在波導管內傳輸，從而在波導管外產生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導管上作為位置變化的活動磁環(huán)產生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導管內會產生一個應變機械波脈沖信號，這個應變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到。
由于這個應變機械波脈沖信號在波導管內的傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，
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