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磁致伸缩位移传感器高精度测量的分析

  磁致伸缩位移传感器是利用波导管产生应变,测量应变波的返回时间来确定磁浮子的位置。从而可知,要保证高精度的测量,必须具有检测时间量的高分辨率,同时还应考虑应变波速变化以及液体密度变化对测量的影响。因此,实现高精度,必须解决以下几方面的问题。

  被测位移L是通过仪表对时间量t的测量来确定的。假定应变波的运行速度v恒定,由L=vt可知,位移测量的高精度主要取决于对时间量的精确计量。为此,数字接口应是最佳选择,由高时钟频率得到时间计量的高分辨率,从而,实现位移测量的高精度。

  接口部件给位移测量带来的误差为时间分辨率与速度v的乘积.

  测量误差=时间分辨率*v

  要求时间分辨率≤仪表允许误差/v

  假如磁致伸缩位移传感器数字接口误差限定在0.1 mm,波导管应变波运行速度为3000m/s,则要求时间分辨率小于0. 03us,时间频率=1/时间分辨率,对于0.1 mm的误差,要有33MHZ的时钟频率来保证。

  所以,要保证位移测量的高精度,首先要考虑选择时间接口的高时钟频率来得到对时间量测量的高分辨率。另外,为提高抗干扰能力,采用重复多次取平均值进行数字滤波,同时,也使测量精度得到相应提高。

  如上分析,要进一步提高分辨率,则要求更高的时钟频率,同时计数器的电路功能也需要同步提升。我公司新磁致伸缩位移传感器群产品中的电子板采用了该公司开发的ASIS电路。这个电路工作时犹如内置了360MHZ的时钟,可以达到0.003us的时间分辨率。