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- 機器人制造技術(shù)中常用的傳感器-電磁傳感器
- 來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/10/20
磁傳感器是最古老的傳感器,指南針是磁傳感器的最早的一種應(yīng)用。但是作為現(xiàn)代的傳感器,為了便于信號處理,需要磁傳感器能將磁信號轉(zhuǎn)化成為電信號輸出。應(yīng)用最早的是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的磁電式的傳感器。這種磁電式傳感器曾在工業(yè)控制領(lǐng)域作出了杰出的貢獻,但是到今天已經(jīng)被以高性能磁敏感材料為主的新型磁傳感器所替代。
在今天所用的電磁效應(yīng)的傳感器中,磁旋轉(zhuǎn)傳感器是重要的一種。磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要由半導(dǎo)體磁阻元件、永久磁鐵、固定器、外殼等幾個部分組成。典型結(jié)構(gòu)是將一對磁阻元件安裝在一個永磁體的刺激上,元件的輸入輸出端子接到固定器上,然后安裝在金屬盒中,再用工程塑料密封,形成密閉結(jié)構(gòu),這個結(jié)構(gòu)就具有良好的可靠性。磁旋轉(zhuǎn)傳感器有許多半導(dǎo)體磁阻元件無法比擬一款電磁傳感器的外形的優(yōu)點。除了具備很高的靈敏度和很大的輸出信號外,而且有很強的轉(zhuǎn)速檢測范圍,這是由于電子技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。另外,這種傳感器還能夠應(yīng)用在很大的溫度范圍中,有很長的工作壽命、抗灰塵、水和油污的能力強,因此耐受各種環(huán)境條件及外部噪聲。所以,這種傳感器在工業(yè)應(yīng)用中受到廣泛的重視。
磁旋轉(zhuǎn)傳感器在工廠自動化系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用,因為這種傳感器有著令人滿意的特性,同時不需要維護。其主要應(yīng)用在機床伺服電機的轉(zhuǎn)動檢測、工廠自動化的機器人臂的定位、液壓沖程的檢測、工廠自動化相關(guān)設(shè)備的位置檢測、旋轉(zhuǎn)編碼器的檢測單元和各種旋轉(zhuǎn)的檢測單元等。
現(xiàn)代的磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要包括有四相傳感器和單相傳感器。在工作過程中,四相差動旋轉(zhuǎn)傳感器用一對檢測單元實現(xiàn)差動檢測,另一對實現(xiàn)倒差動檢測。這樣,四相傳感器的檢測能力是單元件的四倍。而二元件的單相旋轉(zhuǎn)傳感器也有自己的優(yōu)點,也就是小巧可靠的特點,并且輸出信號大,能檢測低速運動,抗環(huán)境影響和抗噪聲能力強,成本低。因此單相傳感器也將有很好的市場。
磁旋轉(zhuǎn)傳感器在家用電器中也有大的應(yīng)用潛力。在盒式錄音機的換向機構(gòu)中,可用磁阻元件來檢測磁帶的終點。家用錄像機中大多數(shù)有變速與高速重放功能,這也可用磁旋轉(zhuǎn)傳感器檢測主軸速度并進行控制,獲得高畫面的質(zhì)量。洗衣機中的電機的正反轉(zhuǎn)和高低速旋轉(zhuǎn)功能都可以通過伺服旋轉(zhuǎn)傳感器來實現(xiàn)檢測和控制。
這種開關(guān)可以感應(yīng)到進入自己檢驗區(qū)域的金屬物體,控制自己內(nèi)部電路的開或關(guān)。開關(guān)自己產(chǎn)生磁場,當(dāng)有金屬物體進入到磁場會引起磁場的變化。這種變化通過開關(guān)內(nèi)部電路可以變成電信號。
更加突出電磁傳感器是一門應(yīng)用很廣的高新技術(shù),國內(nèi)、國外都投入了一定的科研力量在進行研究,這種傳感器的應(yīng)用正在滲透入國民經(jīng)濟、國防建設(shè)和人們?nèi)粘I畹母鱾領(lǐng)域,隨著信息社會的到來,其地位和作用必將。
磁光效應(yīng)傳感器
現(xiàn)代電測技術(shù)日趨成熟,由于具有精度高、便于微機相連實現(xiàn)自動實時處理等優(yōu)點,已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電氣量和非電氣量的測量中。然而電測法容易受到干擾,在交流測量時,頻響不夠?qū)捈皩δ蛪、絕緣方面有一定要求,在激光技術(shù)迅速發(fā)展的今天,已經(jīng)能夠解決上述的問題。
磁光效應(yīng)傳感器就是利用激光技術(shù)發(fā)展而成的高性能傳感器。激光,是本世紀(jì)六十年代初迅速發(fā)展起來的又一新技術(shù),它的出現(xiàn)標(biāo)志著人們掌握和利用光波進入了一個新的階段。由于以往普通光源單色度低,故很多重要的應(yīng)用受到限制,而激光的出現(xiàn),使無線電技術(shù)和光學(xué)技術(shù)突飛猛進、相互滲透、相互補充,F(xiàn)在,利用激光已經(jīng)制成了許多傳感器,解決了許多以前不能解決的技術(shù)難題,使它適用于煤礦、石油、天然氣貯存等危險、易燃的場所。
比如說用激光制成的光導(dǎo)纖維傳感器,能測量原油噴射、石油大罐龜裂的情況參數(shù)。在實測地點,不必電源供電,這對于安全防爆措施要求很嚴(yán)格的石油化工設(shè)備群尤為適用,也可用來在大型鋼鐵廠的某些環(huán)節(jié)實現(xiàn)光學(xué)方法的遙測化學(xué)技術(shù)。
磁光效應(yīng)傳感器的原理主要是利用光的偏振狀態(tài)來實現(xiàn)傳感器的功能。當(dāng)一束偏振光通過介質(zhì)時,若在光束傳播方向存在著一個外磁場,那么光通過偏振面將旋轉(zhuǎn)一個角度,這就是磁光效應(yīng)。也就是可以通過旋轉(zhuǎn)的角度來測量外加的磁場。在特定的試驗裝置下,偏轉(zhuǎn)的角度和輸出的光強成正比,通過輸出光照射激光二極管LD,就可以獲得數(shù)字化的光強,用來測量特定的物理量。
自六十年代末開始,RCLecraw提出有關(guān)磁光效應(yīng)的研究報告后,引起大家的重視。日本,蘇聯(lián)等國家均開展了研究,國內(nèi)也有學(xué)者進行探索。磁光效應(yīng)的傳感器具有優(yōu)良的電絕緣性能和抗干擾、頻響寬、響應(yīng)快、安全防爆等特性,因此對一些特殊場合電磁參數(shù)的測量,有獨特的功效,尤其在電力系統(tǒng)中高壓大電流的測量方面、更顯示它潛在的優(yōu)勢。同時通過開發(fā)處理系統(tǒng)的軟件和硬件,也可以實現(xiàn)電焊機和機器人控制系統(tǒng)的自動實時測量。在磁光效應(yīng)傳感器的使用中,最重要的是選擇磁光介質(zhì)和激光器,不同的器件在靈敏度、工作范圍方面都有不同的能力。隨著近幾十年來的高性能激光器和新型的磁光介質(zhì)的出現(xiàn),磁光效應(yīng)傳感器的性能越來越強,應(yīng)用也越來越廣泛。
磁光效應(yīng)傳感器做為一種特定用途的傳感器,能夠在特定的環(huán)境中發(fā)揮自己的功能,也是一種非常重要的工業(yè)傳感器。
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