磁致伸缩线性位移/液位传感器的检测机理基于传感器核心检测元件磁致伸缩波导丝与游标磁环间的魏德曼效应。测量时，电子仓中的激励模块在敏感检测元件（磁致伸缩波导丝）两端施加一查询脉冲，该脉冲以光速在波导丝周围形成周向安培环形磁场，该环形磁场与游标磁环的偏置永磁磁场发生耦合作用时，会在波导丝的表面形成魏德曼效应扭转应力波，扭转波以声速由产生点向波导丝的两端传播，传向末端的扭转波被阻尼器件吸收，传向激励端的信号则被检波装置接收，电子仓中的控制模块计算出查询脉冲与接收信号间的时间差，再乘以扭转应力波在波导材料中的传播速度（约2830m/s），即可计算出扭转波发生位置与测量基准点间的距离，也即游标磁环在该瞬时相对于测量基准点间的绝对距离，从而实现对游标磁环位置的实时精确测量。

一、工作原理

磁致伸缩位移（液位）传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。

由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。

二、结构材质

①测杆结构：刚性测杆结构、外置一体式结构

②测杆材质：不锈钢 316、铝型材

③测杆耐压：≤34MPa（位移）

④液位：由所选浮子承压决定

⑤电子仓外壳：铝合金

⑥安装接口：螺纹连接、固定座

⑦出线方式：直出电缆线、航空插头

⑧防护等级：IP65（可根据要求定制IP67或IP68）

三、产品特点

①内部非接触式测量；②性能价格比高；③多种输出方式可供选择；④防浪涌、防射频干扰；⑤安装方便；⑥高精度、高稳定性、高可靠性；⑦使用寿命长；⑧具有输入电源反向极性保护功能；⑨结构精巧、环境适应性强；⑩隔离防爆型（可选）；⑪不需定期标定和维护。

四、应用领域

①伺服液压油缸活塞位置反馈或预置；②研磨机械位置反馈或预置；③木材加工定位控制；④水轮机导叶开度的检测与控制；⑤纸张和塑料薄膜成型；⑥挤注模具机械；⑦吹塑；⑧工程机械；⑨金属成型/剪切冲压；⑩其它机械定位和位移检测；⑪水坝闸门；⑫铸锻机床位移控制；⑬注塑机模板定位与监测；⑭汽轮机气阻阀门开度的检测与控制；⑮玻璃压制；⑯塑料机械改造；⑰气动缸；⑱钢材滚压；⑲食品加工；⑳港口机械；21.船舶舵机伺服系统；22.伺服汽缸活塞位置反馈或预置。

可广泛应用于石油、化工、水利、制药、食品、饮料等行业的各种液罐的液位计量和控制，航天加油系统、汽车加油系统、柴油加油系统及各种液压罐、水文监测、水处理等。

磁致伸缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程绝对位置测量的位移传感器。它采用内部非接触的测量方式，由于测量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被摩擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强，可靠性高，安全性好，便于系统自动化工作，即使在恶劣的工业环境下(如容易受油溃、尘埃或其他的污染场合)，也能正常工作。此外，它还能承受高温、高压和强振动，现已被广泛应用于机械位移的测量、控制中。它的行程可达3米或更长，标称精度为0.05%F.S，行程1米以上传感器精度可达0.02%F.S,重复性可达0.002%F.S，因此它在石油化工，航空航天、电力、水利等行业得到广泛的应用。

五、技术参数

①测量对象:位置、速度（绝对速度），可测量1～2个位置

②测量范围:50mm～8000mm

③零点可调范围:100%F.S

④输出方式:电流:4～20mA,最大负载电阻600Ω；电压:0～10VDC 0～5VDC,最低负载>5KΩ

⑤精度:分辨率:采用 16Bit D/A 转换，0.0015%F.S（最小1μm）；非线性:<±0.015%F.S（最小±50μm）；重复精度:<±0.002%F.S（最小±3μm）

⑥迟滞:<0.002%F.S.

⑦温度系数:<0.007%F.S./℃

⑧更新时间测量范围:<0.5ms/m

⑨供电电源:+24VDC±10%

⑩工作电流:<50mA

⑪工作温度:-40～+85℃

⑫储存温度:-40～+100℃

⑬零点/跨度调整:100%有效行程（最小范围25mm）

⑭分辨率:16bit,0.0015%(最小10um)

⑮线性度:<+0.01%满量程(最小+50um)

⑯重复精度:<+0.001%满量程(最小+2.5um)

⑰滞后:<4um

⑱刷新周期:0.5ms达到1200mm/1.0ms达到2400mm/

⑲纹波:2.0ms达到4800mm/5.0ms达到7600mm行程长度

⑳速度测量:<0.01%满量程

21.范围:0.025m/s至10m/s

22.误差:<0.5%

23.分辨率:0.1mm/s

24.刷新周期:（ms）见位置测量

25.温度系数:<30ppm/0C

六、结论

在搭建的平台上对磁致伸缩位移传感器进行了进一步的误差分析。误差主要还是在传感器的一些性能指标上。磁致伸缩传感器的主体部分及位置磁铁开发与研制，经实验测试，结果理想，位置磁铁在传感器不同的位置都有一不同的信号反映。信号处理电路中占空比可调的脉冲激发控制信号电路部分设计，经实际的电路调试结果理想。脉冲激发电路用不同方案设计并综合考虑到实际电路实现，在ORCAD上模拟效果理想。进一步提高精度有几种方案。比如用DSP芯片来测量位移。40MHz的TMS320LF2407型DSP芯片，时钟周期t=1/40M=25ns, DSP无需分频，则位移分辨率为70μm,也可以用复杂可编程逻辑器件（CPLD），它具有使用灵活、可靠性高、功能强大的优点，CPLD可实现系统编程，而且能重复多次，使用CPLD器件进行开发，不仅可以提高系统的集成化程度、可靠性和可扩充性，而且还可大大缩短产品的设计周期。磁致伸缩位移传感器技术必将广泛应用于我国的各项工业领域中。