發(fā)布時間:2025-09-04
點擊次數(shù): 在工業(yè)自動化和精密控制領域,位置測量技術的精準性與可靠性直接決定了整個系統(tǒng)的性能。測量技術主要分為相對測量與絕對測量兩大類。相對測量系統(tǒng)依賴于一個預設的參考點,一旦斷電或發(fā)生位移,就必須重新尋零,這不僅增加了系統(tǒng)復雜性,也引入了潛在的中斷風險。而絕對測量技術的巨大優(yōu)勢在于,它能夠在系統(tǒng)上電的瞬間即刻獲知當前位置,無需執(zhí)行繁瑣的回零操作,極大提升了設備的響應速度和運行效率。

磁致伸縮技術的核心原理在于其巧妙地利用了材料的磁致伸縮效應。這種特殊的物理效應是指某些鐵磁材料(如鐵鈷合金)在交變磁場的作用下,其自身的長度會發(fā)生微小的彈性變化。更為關鍵的是,這一效應是可逆的,即當材料發(fā)生機械應變時,其內(nèi)部的磁化狀態(tài)也會隨之改變,這被稱為維拉里效應。正是這種獨特的物理現(xiàn)象,為高精度的位置檢測奠定了堅實的基礎。
磁致伸縮絕對位置測量系統(tǒng)的工作機制是一個精妙的物理過程。該系統(tǒng)主要由波導絲、位置磁鐵和檢測線圈組成。工作時,控制器在波導絲上施加一個電流詢問脈沖,該脈沖會產(chǎn)生一個環(huán)繞波導絲的周向磁場。位置磁鐵固定在被測物體上,其產(chǎn)生的靜磁場與詢問脈沖的周向磁場在磁鐵所在位置發(fā)生疊加,引發(fā)波導絲材料發(fā)生瞬時的磁致伸縮效應,產(chǎn)生一個微小的機械扭應力波。
這個扭應力波以恒定的聲速沿波導絲向兩端傳播。當它傳播到波導絲末端的檢測線圈時,線圈會因維拉里效應感知到這種機械應變,并將其轉換為一個可檢測的電信號返回。控制器通過精確計算從發(fā)出詢問脈沖到接收到返回信號之間的時間差,再乘以已知的聲速,就能極其精確地計算出位置磁鐵所在的絕對位置。這個測量過程是自我包含的,每一次測量都是獨立的,與之前的任何狀態(tài)無關,因此實現(xiàn)了真正的絕對位置測量。
與傳統(tǒng)的相對編碼器或增量式系統(tǒng)相比,磁致伸縮技術實現(xiàn)的絕對測量擁有壓倒性的優(yōu)勢。它徹底消除了因斷電、干擾或意外移動而必須進行的尋零操作,實現(xiàn)了即開即用、永不丟失位置信息。其非接觸式的測量方式避免了機械磨損,保證了極長的使用壽命和高可靠性。同時,該技術具備極高的分辨率和重復精度,能夠滿足最嚴苛的工業(yè)應用需求,廣泛應用于液壓缸定位、伺服反饋、閥門控制和機器人等領域,成為高端精密控制系統(tǒng)中不可或缺的關鍵技術。