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深度了解位移传感器在机械行业中的应用

位移传感器种类繁多,近年来应用领域不断扩大,越来越多的创新技术被运用到传感器中, 我们通过几种在工业生产中的典型应用,来更多地了解各种不同的位移传感器。

直线位移传感器在注塑机上的应用


对精密注塑机来说,位移控制是最为重要的一部分,它直接影响塑料制品的质量,而速度也关系着制品的内在品质和生产效率。

在射胶时,用于控制射胶螺杆的位移来控制熔融物料的用量,以保证精密注塑计量准确;准确控制开锁模也是精密注塑的必要条件,若位置不够准确,则可能产生不完全合模,不能完成注塑。此外, 要严格控制注塑速度,满足密度均匀。 因此,有效控制注射位置及速度对于精密注塑来说是非常重要的。

在这个循环工程中,锁合模、注射台移动、注塑和顶出制品这几个工位是需要精确控制的。早期的应用中,电阻型位移传感器(电子尺)被大量的用于注塑机上,但是因为电阻型位移传感器是接触式的,碳刷经过长时间重复使用难免磨损,最终导致失效。无论是在精度、可靠性、行程和寿命都远远不及磁致伸缩位移传感器。

磁致伸缩传感器的原理是利用两个不同磁场相交时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磁环中的永磁铁,另一个来自传感器电子仓中的电子部件产生的激励脉冲。激励脉冲沿传感器内用磁致伸缩材料制造的波导丝以声速运行。当与磁环中的永磁场相交时,由于磁致伸缩现象,波导丝产生的机械振动形成一个应变脉冲。应变脉冲很快便被电子仓中的感测电路探测到。从产生激励脉冲的一刻到应变脉冲被探测到总的时间乘以固定的声速,我们便能准确的计算出磁铁的位置变化。这个过程是连续不断的,所以每当磁环位置改变时,新的位置会被迅速测量出来。由于输出信号是真正的绝对值,而不是比例的或需要再放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更不必像其他传感器那样需要定期重标。磁致伸缩位移传感器精度高、稳定好、重复性高、内部测量元器件无接触无磨损,所以使用寿命长,输出信号多样化,但是抗振动能力较差,并且在安装上两端盲区较大,不适用在空间有限的工位上使用。

电感式直线位移传感器采用新的检测原理,不但继承了磁致伸缩直线位移传感器的众多优势,而且在抗磁场干扰、抗振动性、外型紧凑程度上都有更好表现。已有部分注塑设备开始应用电感式位移传感器,注塑设备的性能不断地得到提高。

位移传感器在盾构机中的应用

在隧道施工设备中,不同形式的盾构机,其主机的结构特点和配套设施也不相同。在一些复杂的盾构机上, 盾构机的功能是系统和多样化的。包括:机械、液压、测量和控制等多种功能。例如,在一些复合式盾构机上,就包括有开挖系统、主驱动系统、推进系统、注浆系统、液压系统等多种功能。

作为一种线性传感器,位移传感器主要用来测量线性位置上的机械位移, 在盾构机推进系统的每组油缸,都配备有位移传感器,用于测量油缸推进时的位移数据。

在推进时,推进油缸伸出,撑靴作用到管片上提供盾构机前进的反力。油缸的压力可以独立调节,通过查看位移传感器监测到的每组油缸的推进数据,施工人员在控制室内可以实时监控每组油缸的行程和压力。 通过调整每组油缸的推进压力和速度,可实现盾构机的纠偏和调向。

位移传感器在电梯控制系统中的应用

电梯是现代建筑内关系到人民生命财产安全的重要交通工具,是楼层用以固定提升的成套设备, 它由提升曳引系统、引导系统、安全装置和电控系统组成。如何提高电梯的运行效率、降低电梯能耗以及减少机械磨损、延长电梯的使用寿命,都是非常重要的研究课题。

目前电梯的控制普遍采用了两种方式,一是采用微机作为信号控制单元, 实现电梯的自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成;第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。 

电梯中向控制系统、拖动系统提供载荷、换向、障碍、位置、速度等各种信号并信号反馈给控制系统的使电梯平衡运行的装置是传感器。电梯中应用的传感器种类比较多。如:位移传感器、称重传感器、光幕传感器、平层传感器、速度编码器等。

位移传感器与平层传感器是电梯平层控制调整的装置,实现自动平层,且平层必须准确。适应频繁起动、停止、调整及换向的工作要求,使加、减速和等速平稳,速度曲线平滑,到站前无微动。

LVDT差动位移传感器保障燃气轮机高效运行

燃气轮机包含各种控制阀, 如调节气流或阻止气流等。 这种对来自控制阀的气流进行的精确监测和控制使燃气轮机得以高效运行,同时能够最大限度减少能源浪费。制动器会移动控制阀,而反馈器件则将阀门位置信息传回燃气轮机控制系统,指明阀门的开合状态和开合程度。

LVDT 差动位移传感器是一个包含几个线圈和一个亚铁芯线的简单器件,传感器主体是中空的圆柱体,铁芯的直径小于圆柱体的内径,铁芯插入圆柱体的中空部分,只要传感器与铁芯产生相对位移,传感器就能感应出铁芯的位移量。由于铁芯与传感器不接触,无滑动触点,没有机械摩擦,寿命长,频响高,可以承受高强度的冲击和振动,可以在多种恶劣环境长时间正常工作。激光遇到灰尘和污垢就无法发挥作用,而电容和涡电流传感器又无法测量长冲程。电位器、磁阻位移传感器和拉绳式位移传感器无法很好地满足温度、振动和本质安全要求。电力行业已将 LVDT 差动位移技术标准化应用于该行业。

除了电力行业,LVDT差动位移传感器还广泛应用于航天航空,机械, 建筑,纺织,铁路,煤炭,冶金,塑料,化工以及科研院校等国民经济各行各业,用来测量伸长,振动,物体厚度,膨胀等。

LVDT位移传感器可直接用于测量物体间的相对变位、物体长度变化及零部件几何尺寸的监测;测量各种模型、试件、岩体、混泥土、金属或非金属材料构件在力的作用下或温度变化时所产生的变形(位移)及测量各种材料随时间推移而产生的形变(蠕变)在电、液伺服系统中作位移检测;还可以测量预先被变换成直线位移的各种物理量,如压力,力,张力,液位变化等。

它不但可测静态位移也可以测量动态位移,位移计可输出标准电压、电流或频率信号,便于实现有线遥测、自动控制、数字化仪表显示,易与微机接口进行数据采集处理和控制等一系列特点,能满足现代科研、工农业生产和国防建设中对位移量的精密测量和自动控制的需要。

位移传感器在定量灌装机中的高精度控制

旋转式自动定量灌装机是目前饮料、酒类生产厂家大量购置的先进生产设备。采用边定量边灌装的形式:就是每一个电气联控的灌装阀都配有一个量筒,由液位传感器(浮子式)控制其定量补液和灌装,液体先由料缸转移到量筒,然后再灌注到包装容器。

这是一种动态计量定量形式,如何实现在设备高速运转的同时精确计量并控制是一个很大的挑战。 

动态计量关键技术难点是量筒内液位的精确检测,磁致伸缩位移传感器以其可靠性、高分辨率、微小的温漂值和多样化信号输出完美地契合了精确定量灌装的技术要求,成为主流旋转式自动定量灌装机厂家的产品中标配组件。   

位移传感器在娱乐动感器械中的应用

在仿真动作的娱乐动感舞台上,对位移传感器的需求也非常的多。目前,在很多城市的大型***所,从只能容纳2至3人的小型机动飞船,到几十甚至上百人的大型动感影院,到处可见。尤其是在大型的主题公园如全球的迪士尼世界、大型影城等场所。为达到机械装置安全性和稳定性的要求,这些系统基本上都是以液压推动。它们就普遍采用一些带位移传感器的长行程液压缸,随着编定好的程序作出多种不同类型和方向的动作,随着观众的身体移动,让他们体会到身临其境的真实感。

位移传感器通常被安装于在长行程的液压缸上,主要是为了实现活塞杆的精确位移,这样才能确保在对活塞的位置测量的基础上,而实现远程控制。

这种情况下,对于位移传感器的要求是能提供一个长行程,长达10米或以上的连续不断的位置测量,输出既稳定可靠,外壳又能承受户外的恶劣条件。需要注意的是,在户外安装使用时,需要对位移传感器和电缆加上适当的保护措施,以防范下雨、台风和打雷等。

性能较高的一些位移传感器,比起一些光学编码器要好的多,它不用定期重标和维护,也不需要配备冗余的传感器装置。同时,位移传感器工作寿命长,就算不幸发生故障或受到破坏,现场更换敏感元件也十分方便。

位移传感器在拉伸机中的使用

拉伸试验机广泛应用于计量质检;橡胶塑料;冶金钢铁;机械制造;电子电器;汽车生产;纺织化纤;电线电缆;包装材料和食品;仪器仪表;医疗器械;民用核能;民用航空;高等院校;科研实验所;商检仲裁、技术监督部门;建材陶瓷;石油化工及其它行业。是集电脑控制、自动测量、数据采集、屏幕显示、试验结果处理为一体的新一代力学检测设备。

大型拉伸机常采用拉绳式位移传感器进行位移测量,拉升位移传感器结构简单,安装方便,测量行程从50mm到40000mm均可生产,在工业机械中应用十分广泛。

位移传感器在预应力千斤顶中的使用

预应力千斤顶是用于张拉钢铰线等预应力筋的专用千斤顶。广泛应用于公路桥梁、铁路桥梁、水电坝体、高层建筑等预应力施工工程。

位移传感器的作用是实现千斤顶的精确定位,可用电阻型位移传感器或者磁致伸缩位移传感器,磁致伸缩位移传感器因为其磁感应测量的原理使用寿命更长、测量精度及性能稳定性更高。

除此之外,位移传感器在其他应用领域也有着广泛使用,位移传感器已经深入应用到我们的工作、生活中,成为必不可少的一部分。科技的发展带动了位移传感器的技术不断更新,新技术的应用又催生了新的设备,为科技的发展提供了必要的硬件支撑。

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