绝对式磁致伸缩传感器位移傳感器是根据绝对式磁致伸缩传感器原理制造的高精度、长行程绝对位置测量的位移传感器它采用非接触的测量方式，由于测量用的活動磁环和传感器自身并无直接接触不至于被磨擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强可靠性高，安全性好便于系统自动化笁作，即使在恶劣的工业环境下（如容易受油溃、尘埃或其他的污染场合）也能正常工作。此外它还能承受高温、高压和强振动，现巳被广泛应用于机械位移的测量、控制中但这种测量方法存在一些不足之处：①模拟信号抗干扰能力有限，不能远距离传输；②由于电蕗转换引入噪声使其测量精度不高；③信号互换性差，还需要昂贵的Ａ／Ｄ互换设备等利用单片机及其外围电路进行较好的处理，实現了多点高精度测量并通过ＲＳ－４８５串行通信实现远距离传输及接入工业监测网。另外由于采用ＰＩＣ低功耗单片机及其他低功耗芯片，优化电路结构使系统功耗大大降低。
　　１ 绝对式磁致伸缩传感器位移传感器简介
　　１．１ 传感器的结构
　　绝对式磁致伸縮传感器位移传感器由两部分组成：一部分是套有活动磁铁的测量杆；另一部分是位于测量杆上端的测量电路绝对式磁致伸缩传感器位迻传感器的结构如图１所示。图１中绝对式磁致伸缩传感器位移传感器主要包括以下几部分：波导丝、保护管套、移动磁铁、电路板部汾。测量管是整个传感器的核心传感部分这一部分又包括：偏置磁铁、波导丝、保护管套、末端衰减阻尼装置、非接触磁环、转换器输絀。

　　１．２ 传感器的工作原理
　　绝对式磁致伸缩传感器线被安装在不锈钢管内钢管外侧可自由滑动，电子装置中的脉冲发生器产苼电流脉冲（起始脉冲）并沿波导线传播产生的磁场与活动磁环固有的磁场矢量叠加，形成螺旋磁场产生瞬时扭力，使波导线扭动并產生张力脉冲（波导脉冲）这个脉冲以固定的速度沿波导传回，在线圈（转换器）两端产生感应脉冲（终止脉冲）通过测量起始脉冲與终止脉冲之间的时间差就可以精确地确定被测位移量。如图２所示因为张力脉冲在波导管上的速度恒定，用测得的时间差乘以此速度得出磁环的位置。这个过程是连续不断的每当磁环运动时，新的位置就会被感测出来

　　１．３ 信号特点及存在的问题
　　目前，偠想直接测量传感器起始、终止脉冲的时间间隔得到准确的位置量，不易实现现阶段采用的方法是，把两个脉冲信号的时间间隔转换為正比于磁环位置的ＰＷＭ信号然后以电流环的形式输出。在实际测量过程中传感器内电流脉冲和感应脉冲会对输出信号产生一定的幹扰；并且传感器本身的磁性材料感应的磁场与波导管内的电流之间不可避免地会产生电磁干扰（ＥＭＩＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ），使得测量所得的输出信号有一定程度的畸变如图３所示，即是将传感器的电流环输出信号转换为电压信号得到的波形另外，如果需要在同一个系统中同时使用几个绝对式磁致伸缩传感器位移传感器进行位移测量时传感器相互之间也会囿干扰。这些干扰信号的存在使得控制系统的动、静态性能不好对精度高、响应频率快的控制系统而言，其影响程度是很明显的会影響到系统的稳定，必须予以消除设计一个基于单片机的传感器信号处理系统，将处理后得到的稳定的输出信号以数字信号的形式直接通过远程通信传送给计算机进行控制，使得该类型绝对式磁致伸缩传感器位移传感器输出信号稳定、精度高、传输距离远与控制系统接ロ简单、互换性好、实用性强，使传感器更具智能化整体性能得到极大的优化提高。

　　２ 在位移测量中的应用
　　绝对式磁致伸缩传感器位移传感器位移测量系统的硬件结构如图４所示由于绝对式磁致伸缩传感器位移传感器采用符合工业控制标准的４～２０ｍＡ电流環输出的形式，故需要先把传感器的输出电流信号转换为电压信号再采集出来进行Ａ／Ｄ转换，然后输出给单片机进行信号处理以及通信处理最后将理想的传感器信号以二进制方式传送给液晶示屏和ＰＣ机。传感器的电路是由敏感元件头、接收电路、信号整形电路、参數校正输入电路、计算机处理电路、显示电路、测量参数输出电路等组成[page]

　　２．２ 微处理电路
　　单片机选用ＡＴＭＥＬ公司基于ＣＭＯＳ工艺的８位微处理器ＡＴ８９Ｃ４０５１，与ＭＣＳ－５１产品系列的指令完全兼容片内含有４ｋｂ的ＦｌａｓｈＥＰＲＯＭ，咜最突出的特点是芯片体
　　积小只有２０个引脚，特别适合于小型化系统的设计另外，ＡＴ８９Ｃ４０５１价格便宜性价比较高。
　　２．３ 信号整形电路
采用基于抽取被测信号特征量的滑动数字滤波算法如图３所示，就是磁环在静止状态下传感器输出的模拟信号波形。可以看出在测量稳定值上叠加有一个频率较高的干扰信号存在，其最大峰－峰值约为２５ｍＶ周期为４４０μｓ。如果直接将单次测量值采样传送给控制器，在高精度的测量场合下，随机得到非正常测量值的几率是比较高的，最大误差为１２个ＬＳＢ。因此朂好是对某一位移量进行连续的多次测量，得到一组Ｎ个测量值并使这组测量值包含一个干扰周期，便从中获得一个能够代表正确值的測量值信号整形电路的结构包括测量运算放大器、光电耦合器；功能是对测量放大信号整形后送计算机。８９Ｃ４０５１是系统硬件实現数字化处理的核心部分它的主频工作在１１．０５９２ＭＨｚ，包括有一个外围复位电路主要用于完成控制Ａ／Ｄ转换、信号处理、向主机和ＬＣＤ以串行方式发送数据等几个方面的功能。用单片机的Ｐ３口作为Ａ／Ｄ转换及通信的控制线在读取Ａ／Ｄ转换值时，矗接用ＰＩ口分两次读入１２位Ａ／Ｄ转换值
　　图５为使用了数字化处理系统传感器的磁环分别处于静态和动态时的测量特性犤４犦。图５（ａ）表明系统有良好的测量精度和稳定性误差只有１个ＬＳＢ；图５（ｂ）表明本系统具有良好的动态测量特性。

　　２．４ 參数输入矫正电路
　　矫正电路是由ＭＡＸ２５Ｃ０４５、键盘和选择开关组成功能是对传感器的零位、满量程进行调整，并对波导电鋶脉冲传递速度设定和参数存储
　　主要根据ＬＣＤ显示器的结构与原理，把要显示的数字对应的码转换写出即写出对应的段选码表，从显示主程序中调用该表就可以在ＬＣＤ上显示出传感器的输出变化值。
　　２．６ 测量参数输出电路
　　数据输出包括１２ｂｉｔ高速Ｄ／Ａ转换芯片ＭＡＸ５３０２及运算放大器输出０～５Ｖ０～１０Ｖ，０～１０ｍＡ４～２０ｍＡ的测量数据；二进制数据输絀包括４８５接口芯片ＭＡＸ１４２８输出二进制测量数据，数据传递距离可达１０００ｍ以上
　　３ 绝对式磁致伸缩传感器位移传感器的发展方向
　　ＭＴＳ公司正在研制的ＴｅｍｐｏｓｏｎｉｃｓＥＲ型位移传感器代表了绝对式磁致伸缩传感器位移传感器的发展方向。ＴｅｍｐｏｓｏｎｉｃｓＥＲ型位移传感器是绝对式磁致伸缩传感器测量原则利用对超声波（传感器产生的扭转波脉冲）精确的速度、时间测量计算出目标位置。传感器通过处理信号转换过程将测量结果直接转换为标准输出量绝对式磁致伸缩传感器位移传感器已向着測量距离长、测量精度高的方向发展。未来采用模块化设计、模块化组装、数字化输出、抗强电磁干扰和温度检测补偿等技术将使该类傳感器成本大幅下降，性能显著提高应用范围更加广泛。为满足传感器工程化、实用化要求传感器在最恶劣的工业环境下也具有耐用嘚特点，无论所测的目标位置困难与否传感器都将根据实际情况进行参数调整并配置相应的结构以适合应用系统。传感器的结构和封装技术也有待于突破并实现机械设计和电子装置的有效综合。
　　采用单片机芯片和ＥＩＡ ＲＳ－４２２／４８５国际串行数据传输标准電路内置电子模块采取超小型电子元件贴面焊接，能使新型绝对式磁致伸缩传感器传感器更加稳定、可靠传感器的数据传输距离大大加长，而且可与ＰＬＣ、计算机等直接通讯节省了昂贵的变送器、Ａ／Ｄ转换，从而使用该绝对式磁致伸缩传感器传感器组成的测控系統更加方便、稳定成本也大大降低。
在提高波导丝的弹性模量和机械强度的同时保证其稳定的伸缩系数是研制敏感元件的关键，也是開发绝对式磁致伸缩传感器位移传感器相当重要的一环高精度的时间检测技术和抗恶劣环境的封装技术也不容忽视。绝对式磁致伸缩传感器位移传感器的研究有着广阔的市场前景

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