磁致伸缩技术原理-磁致伸缩位移传感器在液压轧机控制系统中的应用.doc

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1、磁致伸缩位移传感器在液压轧机控制系统中的应用杨基明线薇西安艾蒙希科技有限公司自动化部（西安710065）摘要：磁致伸缩技术越来越广泛地应用于测控领域，本文以美国MTS公司TemposonicsⅢ带CANbus输出磁致伸缩位移传感器在液压轧机控制系统中的应用为例，详细描述了MTS公司磁致伸缩位移传感器的原理、接口、特性，以及具体使用过程中的安装和编程方法。关键词：磁致伸缩，CANbus，位移传感器，自动厚度控制MagnetostrictivePositionTransducerUsedinMillControlSystemYangJimingAbstract

2、：MagnetostrictivenowiswidelyusedinthefieldofMeasuringandControlsystem.ThisarticletakeitforexamplethatusageofTemposonicsIIIpositiontransducerwithCANbusinterfaceforhydraulicmillcontrolsystem.Theprinciple,interface,features,mechanicalfixingsandprogrammingofMTSpositiontransducerisdetai

3、led.Keywords：Magnetostrictive，CANbus，PositionTransducer，AGC1应用概述黑色和有色的板带材生产的主要设备液压轧机，主要指标有板带厚差、板形、产量，其中板带厚差是设备生产的主要指标。厚差控制是整个轧制生产中最关键的控制环节，控制环节中油缸位置的检测(即辊缝检测)是最重要一环，油缸位置值就是辊缝控制闭环的反馈量。根据轧机弹跳原理，辊缝控制也就控制了板带材的轧制厚度。液压轧机基本辊缝控制原理如图一所示。纵观国内外液压轧机自动厚度控制系统（AGC）,其液压油缸位置检测通常采用的传感器有线性差动变压器（LVDT）

4、,磁尺。随着磁致伸缩传感器设计制造越来越成熟，其市场化产品在冶金、航空、木材加工、石油、工业车辆、桥梁监测等领域逐步应用，陕西海泰电子有限公司开发的液压轧机厚控系统，其油缸位置检测大胆的采用了美国MTS公司的总线式磁致伸缩位移传感器。伺服阀驱动液压系统(含伺服阀)OilFlowMTS磁致伸缩位移传感器控制器输出PID控制器位置误差位置反馈位置给定图一辊缝控制基本内环原理图2磁致伸缩技术原理磁致伸缩技术原理是利用两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号，然后计算这个信号被探测所需的时间周期，从而换算出准确的位置。这两个磁场一个来自在传感器外面的活动磁

5、铁，另一个则源自传感器内波导管（Waveguide）的电流脉冲，而这个-1-电流脉冲其实是由传感器头的固有电子部件所产生的。当两个磁场相交时，所产生的一个应变脉冲（StrainPulse）会以声音的固定速度运行回电子部件的感测线圈。从产生电流脉冲的一刻到测回应变脉冲所需要的时间周期乘以这个固定速度，我们便能准确的计算出位置磁铁的变动。如图二所示。这个过程是连续不断的，所以每当活动磁铁被带动时，新的位置很快就会被感测出来。由于输出信号是一个真正的绝对位置输出，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号飘移或变值的情况，因此不必像其它位移传感器一样需要定

6、期重标和维护。图二磁致伸缩位移传感器原理图磁致伸缩位移传感器利用非接触之科技监察著活动磁铁的位移，由于磁铁和传感器并无直接之接触，因此传感器在恶劣的工业环境下，例如易受油渍、溶液、尘埃或其他的污染，并不构成问题。此外，传感器更能承受高温、高压和高振荡的环境。传感器输出信号为绝对数值，所以假使电源中断重接也不会对数据接收构成问题，更无须重新归回零位。最后，由于传感元件都是非接触的，所以就算感测过程是不断重复的，也不会对传感器造成任何磨损。因此磁致伸缩位移传感器非常适合这种工作在比较恶劣环境轧机设备。3MTS传感器特性MTS系统公司是市场上提供磁致伸缩（Mag

7、netostrictive）位移测量技术的开拓者，创新的科技和支援使MTS公司的产品一直处于市场领导地位。其产品包括TEMPOSONICSIII、TEMPOSONICSII、TEMPOSONICSE、TEMPOSONICSL四个系列。其中TEMPOSONICSIII系列输出形式有模拟输出、数字和总线形式输出，总线输出有CANbus、DeviceNet、Profibus等，我们设计中选择了CANbus输出总线形式。如图三所示。StartPosition~TimeStopMagnetostrictivePositionSensingMax.2μmResolu

8、tionMagnetSensingelement