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深度了解位移傳感器在機械行業中的應用

位移傳感器種類繁多,近年來應用領域不斷擴大,越來越多的創新技術被運用到傳感器中, 我們通過幾種在工業生產中的典型應用,來更多地了解各種不同的位移傳感器。

直線位移傳感器在注塑機上的應用


對精密注塑機來說,位移控制是最為重要的一部分,它直接影響塑料制品的質量,而速度也關系著制品的內在品質和生產效率。

在射膠時,用于控制射膠螺桿的位移來控制熔融物料的用量,以保證精密注塑計量準確;準確控制開鎖模也是精密注塑的必要條件,若位置不夠準確,則可能產生不完全合模,不能完成注塑。此外, 要嚴格控制注塑速度,滿足密度均勻。 因此,有效控制注射位置及速度對于精密注塑來說是非常重要的。

在這個循環工程中,鎖合模、注射臺移動、注塑和頂出制品這幾個工位是需要精確控制的。早期的應用中,電阻型位移傳感器(電子尺)被大量的用于注塑機上,但是因為電阻型位移傳感器是接觸式的,碳刷經過長時間重復使用難免磨損,最終導致失效。無論是在精度、可靠性、行程和壽命都遠遠不及磁致伸縮位移傳感器。

磁致伸縮傳感器的原理是利用兩個不同磁場相交時產生一個應變脈沖信號,然后計算這個信號被探測所需的時間周期,從而換算出準確的位置。這兩個磁場一個來自磁環中的永磁鐵,另一個來自傳感器電子倉中的電子部件產生的激勵脈沖。激勵脈沖沿傳感器內用磁致伸縮材料制造的波導絲以聲速運行。當與磁環中的永磁場相交時,由于磁致伸縮現象,波導絲產生的機械振動形成一個應變脈沖。應變脈沖很快便被電子倉中的感測電路探測到。從產生激勵脈沖的一刻到應變脈沖被探測到總的時間乘以固定的聲速,我們便能準確的計算出磁鐵的位置變化。這個過程是連續不斷的,所以每當磁環位置改變時,新的位置會被迅速測量出來。由于輸出信號是真正的絕對值,而不是比例的或需要再放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更不必像其他傳感器那樣需要定期重標。磁致伸縮位移傳感器精度高、穩定好、重復性高、內部測量元器件無接觸無磨損,所以使用壽命長,輸出信號多樣化,但是抗振動能力較差,并且在安裝上兩端盲區較大,不適用在空間有限的工位上使用。

電感式直線位移傳感器采用新的檢測原理,不但繼承了磁致伸縮直線位移傳感器的眾多優勢,而且在抗磁場干擾、抗振動性、外型緊湊程度上都有更好表現。已有部分注塑設備開始應用電感式位移傳感器,注塑設備的性能不斷地得到提高。

位移傳感器在盾構機中的應用

在隧道施工設備中,不同形式的盾構機,其主機的結構特點和配套設施也不相同。在一些復雜的盾構機上, 盾構機的功能是系統和多樣化的。包括:機械、液壓、測量和控制等多種功能。例如,在一些復合式盾構機上,就包括有開挖系統、主驅動系統、推進系統、注漿系統、液壓系統等多種功能。

作為一種線性傳感器,位移傳感器主要用來測量線性位置上的機械位移, 在盾構機推進系統的每組油缸,都配備有位移傳感器,用于測量油缸推進時的位移數據。

在推進時,推進油缸伸出,撐靴作用到管片上提供盾構機前進的反力。油缸的壓力可以獨立調節,通過查看位移傳感器監測到的每組油缸的推進數據,施工人員在控制室內可以實時監控每組油缸的行程和壓力。 通過調整每組油缸的推進壓力和速度,可實現盾構機的糾偏和調向。

位移傳感器在電梯控制系統中的應用

電梯是現代建筑內關系到人民生命財產安全的重要交通工具,是樓層用以固定提升的成套設備, 它由提升曳引系統、引導系統、安全裝置和電控系統組成。如何提高電梯的運行效率、降低電梯能耗以及減少機械磨損、延長電梯的使用壽命,都是非常重要的研究課題。

目前電梯的控制普遍采用了兩種方式,一是采用微機作為信號控制單元, 實現電梯的自動調度和集選運行功能,拖動控制則由變頻器來完成;第二種控制方式用可編程控制器(PLC)取代微機實現信號集選控制。 

電梯中向控制系統、拖動系統提供載荷、換向、障礙、位置、速度等各種信號并信號反饋給控制系統的使電梯平衡運行的裝置是傳感器。電梯中應用的傳感器種類比較多。如:位移傳感器、稱重傳感器、光幕傳感器、平層傳感器、速度編碼器等。

位移傳感器與平層傳感器是電梯平層控制調整的裝置,實現自動平層,且平層必須準確。適應頻繁起動、停止、調整及換向的工作要求,使加、減速和等速平穩,速度曲線平滑,到站前無微動。

LVDT差動位移傳感器保障燃氣輪機高效運行

燃氣輪機包含各種控制閥, 如調節氣流或阻止氣流等。 這種對來自控制閥的氣流進行的精確監測和控制使燃氣輪機得以高效運行,同時能夠最大限度減少能源浪費。制動器會移動控制閥,而反饋器件則將閥門位置信息傳回燃氣輪機控制系統,指明閥門的開合狀態和開合程度。

LVDT 差動位移傳感器是一個包含幾個線圈和一個亞鐵芯線的簡單器件,傳感器主體是中空的圓柱體,鐵芯的直徑小于圓柱體的內徑,鐵芯插入圓柱體的中空部分,只要傳感器與鐵芯產生相對位移,傳感器就能感應出鐵芯的位移量。由于鐵芯與傳感器不接觸,無滑動觸點,沒有機械摩擦,壽命長,頻響高,可以承受高強度的沖擊和振動,可以在多種惡劣環境長時間正常工作。激光遇到灰塵和污垢就無法發揮作用,而電容和渦電流傳感器又無法測量長沖程。電位器、磁阻位移傳感器和拉繩式位移傳感器無法很好地滿足溫度、振動和本質安全要求。電力行業已將 LVDT 差動位移技術標準化應用于該行業。

除了電力行業,LVDT差動位移傳感器還廣泛應用于航天航空,機械, 建筑,紡織,鐵路,煤炭,冶金,塑料,化工以及科研院校等國民經濟各行各業,用來測量伸長,振動,物體厚度,膨脹等。

LVDT位移傳感器可直接用于測量物體間的相對變位、物體長度變化及零部件幾何尺寸的監測;測量各種模型、試件、巖體、混泥土、金屬或非金屬材料構件在力的作用下或溫度變化時所產生的變形(位移)及測量各種材料隨時間推移而產生的形變(蠕變)在電、液伺服系統中作位移檢測;還可以測量預先被變換成直線位移的各種物理量,如壓力,力,張力,液位變化等。

它不但可測靜態位移也可以測量動態位移,位移計可輸出標準電壓、電流或頻率信號,便于實現有線遙測、自動控制、數字化儀表顯示,易與微機接口進行數據采集處理和控制等一系列特點,能滿足現代科研、工農業生產和國防建設中對位移量的精密測量和自動控制的需要。

位移傳感器在定量灌裝機中的高精度控制

旋轉式自動定量灌裝機是目前飲料、酒類生產廠家大量購置的先進生產設備。采用邊定量邊灌裝的形式:就是每一個電氣聯控的灌裝閥都配有一個量筒,由液位傳感器(浮子式)控制其定量補液和灌裝,液體先由料缸轉移到量筒,然后再灌注到包裝容器。

這是一種動態計量定量形式,如何實現在設備高速運轉的同時精確計量并控制是一個很大的挑戰。 

動態計量關鍵技術難點是量筒內液位的精確檢測,磁致伸縮位移傳感器以其可靠性、高分辨率、微小的溫漂值和多樣化信號輸出完美地契合了精確定量灌裝的技術要求,成為主流旋轉式自動定量灌裝機廠家的產品中標配組件。   

位移傳感器在娛樂動感器械中的應用

在仿真動作的娛樂動感舞臺上,對位移傳感器的需求也非常的多。目前,在很多城市的大型娛樂場所,從只能容納2至3人的小型機動飛船,到幾十甚至上百人的大型動感影院,到處可見。尤其是在大型的主題公園如全球的迪士尼世界、大型影城等場所。為達到機械裝置安全性和穩定性的要求,這些系統基本上都是以液壓推動。它們就普遍采用一些帶位移傳感器的長行程液壓缸,隨著編定好的程序作出多種不同類型和方向的動作,隨著觀眾的身體移動,讓他們體會到身臨其境的真實感。

位移傳感器通常被安裝于在長行程的液壓缸上,主要是為了實現活塞桿的精確位移,這樣才能確保在對活塞的位置測量的基礎上,而實現遠程控制。

這種情況下,對于位移傳感器的要求是能提供一個長行程,長達10米或以上的連續不斷的位置測量,輸出既穩定可靠,外殼又能承受戶外的惡劣條件。需要注意的是,在戶外安裝使用時,需要對位移傳感器和電纜加上適當的保護措施,以防范下雨、臺風和打雷等。

性能較高的一些位移傳感器,比起一些光學編碼器要好的多,它不用定期重標和維護,也不需要配備冗余的傳感器裝置。同時,位移傳感器工作壽命長,就算不幸發生故障或受到破壞,現場更換敏感元件也十分方便。

位移傳感器在拉伸機中的使用

拉伸試驗機廣泛應用于計量質檢;橡膠塑料;冶金鋼鐵;機械制造;電子電器;汽車生產;紡織化纖;電線電纜;包裝材料和食品;儀器儀表;醫療器械;民用核能;民用航空;高等院校;科研實驗所;商檢仲裁、技術監督部門;建材陶瓷;石油化工及其它行業。是集電腦控制、自動測量、數據采集、屏幕顯示、試驗結果處理為一體的新一代力學檢測設備。

大型拉伸機常采用拉繩式位移傳感器進行位移測量,拉升位移傳感器結構簡單,安裝方便,測量行程從50mm到40000mm均可生產,在工業機械中應用十分廣泛。

位移傳感器在預應力千斤頂中的使用

預應力千斤頂是用于張拉鋼鉸線等預應力筋的專用千斤頂。廣泛應用于公路橋梁、鐵路橋梁、水電壩體、高層建筑等預應力施工工程。

位移傳感器的作用是實現千斤頂的精確定位,可用電阻型位移傳感器或者磁致伸縮位移傳感器,磁致伸縮位移傳感器因為其磁感應測量的原理使用壽命更長、測量精度及性能穩定性更高。

除此之外,位移傳感器在其他應用領域也有著廣泛使用,位移傳感器已經深入應用到我們的工作、生活中,成為必不可少的一部分??萍嫉陌l展帶動了位移傳感器的技術不斷更新,新技術的應用又催生了新的設備,為科技的發展提供了必要的硬件支撐。

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