磁场作用时间对复合材料磁致伸缩应变的影响

　　磁场强度对复合材料磁致伸缩应变的影响

　　当磁场强度H不同时，TPI/石墨复合材料在平行和垂直于磁场方向下磁致伸缩饱和应变值不同。图1表示复合材料试样在磁场作用下平行和垂直于磁场方向的磁致伸缩应变饱和值随H不同的变化趋势。

　　在磁场作用下，复合材料在平行于磁场强度方向以及垂直于磁场方向这两个方向均发生了比较明显的磁致伸缩应变，并且随着磁场强度的增加，复合材料的磁致伸缩饱和应变值逐渐增大。

　　在0.8T恒定磁场作用下，平行于磁场强度方向的大磁致伸缩应变饱和值达到1.39×10（139ppm），而垂直于磁场方向的大饱和应变大约为1.75×10（175ppm）；在1.0T恒定磁场作用下，平行于磁场强度方向的大磁致伸缩应变饱和值达到1.71×10（171ppm），而垂直于磁场方向的大饱和应变大约为2.34×10（234ppm）。

　　磁场作用时间对复合材料磁致伸缩应变的影响

　　在恒定磁场作用下，TPI/石墨复合材料的磁致应变λ会随着时间的延长而处于持续增大的状态直至后达到相对的饱和状态，这表明该复合材料的λ不仅与H的大小有关，还和磁场作用时间有关。

　　随着磁场作用时间的增大，复合材料的磁致伸缩应变也随之增加，该复合材料较之传统的无机磁致伸缩材料而言具有一定的磁致滞后现象；同时，还可以看出随着石墨粒子的含量的增加，复合材料磁致伸缩应变值也随之增加。

　　磁致伸缩传感器接线方法

　　电压和电流输出的负载是不一样的，电压的负载时要求电阻越大越好，一般不要小于1，000Ω，太小时就相当于短路了，会损坏产品；电流的负载是要求电阻越小越好，一般不要大于1，000Ω，太大时就相当于开路了，没有电流流通。所以电流输出的负载和电压输出的负载是不一样的而且一定要注意：电压输出时，负载不能短路，否则会使负荷太大，烧毁电路；而电流输出时，负载不能开路，否则会使负载增加而烧毁电路。这两点一定要清楚。至于电压输出和电流输出，到了机器上终的用途还是一样的，电压输出直接用电压信号，电流信号流过电阻，在电阻上有电压，也是取用电压信号。

　　安装接线：磁致尺对电压的波动可以接受，可以使用12V~36V的电源，当然稳定的供电电源还是对产品的精度更有好处，但对静电还是要采取一些措施。除线路板内部采取了很多措施外，传输线有屏蔽线（双重屏蔽：编织网和锡包层，可以抗高、低频干扰）,还有接地端子，必须保证可靠接地（抗静电干扰）。上述几项措施缺一不可。

　　一般情况下，客户的产品替换下来，可能了解原来的产品是电流型还是电压型，但订了货却不知道如何安装。如：原来的电压型是五线甚至七线的，而我们的四线的（电源+、-、信号线、地线）一般棕色或红色是直流电源正极，蓝色或黑色是负极，可以用万用表的电压档位测可能的正、负极之间的电压值，如果没有把握，就可以在可能的正、负极之间接一个1000Ω的电阻，再测量电阻之间的电压值，确认正负极性后，用正极分别去短路剩下的几根线，同时看电脑显示是否出现稳定的大值，如果是，再用负极去短路刚才验证的那根线，同时看电脑显示是否出现稳定的小值，如果是，就是信号线了。这就确定了+、-、和信号线了。如果信号线非常难以确定，上述方法行不通，可能就是该传感器的电源与电脑的电源没有共地，没有共地，就没有一个基准值，该传感器的电源相对电脑电源就是浮动电压值。因此，必须将该传感器的电源负极与电脑的电源负极短接。上述问题自然解决。这很容易出现在维修设备的过程中。其它的几根线不要管，用电工胶绑起即可。

　　如果是电流型输出的传感器，就不能这样实验了。因为，电流型输出负载不能开路，否则，容易过载损坏传感器。对于，三线制输出的传感器，应该先在传感器信号线与负极之间先接一个电阻1000Ω短路，以免误操作时过载。在预先弄清楚正负极的情况下，接好传感器的正负极接线，再将信号线分别与其余几根线短路，看有无稳定的显示。如有，可确定信号线的接线。然后在停电的情况下，取下原来短接的那个电阻，再接好线，然后才能送电。注意信号线一定不能开路。

　　对于传输距离较长，但是电脑有需要电压输出信号，可以选用电流输出信号进行传输，到了电脑边再将电流信号转换成电压信号，方法很简单，只需要在输出与电源负极之间接入一个标准的高品质电阻就可以。

　　磁致伸缩液位传感器的工作原理

　　利用两个不同磁场相交时产生的应变脉冲信号被检测到的时间来计算出磁场相交点的准确位置。

　　一个磁场来自传感器电子仓的电子部件所产生的脉冲激励，该激励脉冲产生的磁场沿着传感器测杆内用高磁致伸缩材料制成的波导丝以光速自电子仓端向尾端前进，当与活动的磁场（该永磁铁一般安装在需要检测位置的动板上）相交时，由于磁致伸缩现象，波导丝在相交点产生一个机械应变脉冲，并以声速从此点经波导丝向电子仓端回传，该应变脉冲被电子仓中的检测电路探测到。

　　因此，从发射一个主动脉冲波到接收到一个应变脉冲波，这之间的时间就是声速在波导丝中传递的时间（此处已忽略了主动波运行的时间，实际影响只有0.0001%），已知声速（固定量为3000m/s）和传递时间，这一距离就当然确定了。当永磁铁运动至新的位置时，重新确定上述测量。

　　因此，磁致伸缩位移传感器具有高精度、高响应、低迟滞、高可靠性、非接触、寿命长、稳定性高、安装方便等优点，无须重新标定，无须定期维护，因而被精确测量领域广泛采用。