首先，我想让大家达成一个共识……什么是传感器定位的基础知识，我们真正在讨论的是哪种技术，以及大家会听到的一些专业术语。我已经听到了一些，也对观众做了一些调查，了解他们对这些东西的称呼。然后我们会深入探讨一些恶劣的环境。在简单的应用中，你有很多选择。但当你遇到真正具有挑战性的应用时，由于环境因素，你的选择会越来越有限，或者设备停机时间会增多，而你总是在寻找其他方法来解决问题。这就引出了……你会思考：“我怎样才能提高设备的正常运行时间呢？”我们也会涉及到这个问题。
好的，先讲基础知识。说到定位，就像朋友之前稍微提到过的，实际上有两种方法：一种是行程末端传感，另一种是连续传感，有点像普通的开关灯和调光开关的区别。对于液压缸来说，磁致伸缩技术，我稍后会详细解释，它能提供连续的位置传感。你可以随时知道当前的位置。
这种传感器本身成本更高，但你能获取的信息也更多。行程末端传感器成本较低，但只能告诉你活塞是否完全伸出或完全缩回。我之前提到过一些我见过并参与过的连续传感应用场景，比如锯木厂、钢铁厂、轮胎硫化机等。行程末端传感就比较简单，就像你只想知道气缸是否完全缩回或完全伸出一样。我确实提到了磁致伸缩，这是一种技术，还有霍尔效应传感器、线性可变差动变压器（LVDT）等，有各种各样适用于液压系统，特别是液压缸的技术，但我们将重点介绍磁致伸缩位移传感器，也就是这些东西的名称。我称它们为磁致伸缩传感器、磁尺，还有……其他人怎么称呼呢？
别一下子都喊出来。好的，我来告诉你们。有人会称它们为线性可变差动变压器（LVDT）、探头、探测棒、磁致伸缩位移传感器（MDT）、气缸反馈装置、刻度尺，这些称呼我都听过。实际上，LVDT是一种……它是线性可变位移换能器或变压器。它确实是一种变压器。很多人会把磁致伸缩技术误称为LVDT，但其实……它们都能提供线性反馈，但这实际上是两种不同的技术。与行程末端传感器相比，安装在气缸内部的探头能提供更多信息。它的制造方法是，有一种工艺叫做深孔钻削，所以他们……让我看看这里……看看我的这个小模型。气缸盖和轴会被完全钻出孔来，这样我们就可以将高压不锈钢管安装到传感器的整个行程中。在活塞头上，气缸制造商会安装一个磁体，在端盖上会有螺纹或螺栓，然后将换能器安装在外部。这是一种方法。另一种方法是，你可以将整个装置封装在气缸内部的后端。
基本功能是，当磁体在管子上来回移动时，我们的传感器会获取位置反馈并提供输出。在这种情况下，我们展示的是模拟电压输出。实际上还有很多其他类型的输出接口可供选择。从老式的带调制的START/STOP脉冲接口，到同步串行接口（SSI）、基于以太网的IO-Link接口、CAN总线接口等等，有很多不同的接口，它们都有各自的特点。输出速度、分辨率、精度等，所有这些因素都需要考虑，然后再决定选择哪种输出接口。
我已经多次提到磁致伸缩技术了。实际的工作过程是，磁体靠近铁磁导体时，会使导体发生变形。这是我们的磁体，它使导体变形。我们会向导体发送一个电脉冲，因为这是一个电脉冲，而且导体是铁磁材料，所以会产生另一个磁场。当这两个磁场相互作用时，就会产生碰撞，并产生一个机械冲击波，沿着我们所说的波导管传播。你们可以看到这个蓝色的示意……它会再演示一次……冲击波会向两个方向传播。在一个方向上，实际上我们有一个阻尼区域，所以冲击波不会反射回来。在另一个方向上，它会到达一个拾波线圈。就像有一个秒表一样，我们发出这个脉冲，找到磁场的位置，机械波纹返回时，我们再按下秒表，这样我们就知道了时间间隔，然后将其输出到一个接口：模拟接口、同步串行接口（SSI）、以太网接口等，有很多不同的变化形式。
好的，接下来谈谈恶劣环境。极端温度真的是一个很大的挑战。我们先从极端高温说起。当遇到极端高温时，像钢铁制造过程，以及轮胎行业的一些硫化过程，你每天都要面对高温，而这些极端温度会损坏电子设备，或者缩短它们的使用寿命。热传递有三个方面：传导、对流和辐射……传导是指你直接接触的物体，热量通过它传递。对流是指空气在热的或冷的表面上流动，并将热量带走，而辐射则是来自热源的红外线辐射。
我们如何应对这些问题呢？首先，对于传导问题，也许将传感器重新定位不太可行，但这是一个选择吗？其次，比如你有一个气缸，它的后耳环连接到其他东西上，而且都是金属部件。有没有可能在这个连接线路上的某个地方阻断传导呢？你能在那里放置一个隔热屏障吗？你能安装一个空气冷却系统或水冷液压装置来降低温度吗？
当涉及到对流和辐射时，“你能像在汽车上那样安装隔热装置吗？”在你的汽车底部，到处都有隔热罩。你可以阻断对流或辐射热，使其远离电子设备，或者你希望使用寿命更长的其他东西。
然后我们再来看传感器本身。如果你的电子设备寿命缩短了，那就看看你的传感器。它的额定温度是多少呢？一个好的线性位置传感器，额定温度可能是75摄氏度，也许是85摄氏度。也许你可以和你的传感器供应商沟通，问一下：“嘿，你们有没有经过特殊设计的、额定温度更高的产品，比如能达到100摄氏度的？”
还有电缆。并不是所有的电缆都一样。我们产品的标准电缆是聚氨酯（PUR）材质的。还有其他电缆，比如聚四氟乙烯（PTFE）材质的。它们的额定温度可以达到200摄氏度。还有一种我们称之为“牺牲电缆”的策略。如果你使用的是一根连接传感器和控制箱的20米长的电缆。当传感器损坏时，你就得重新铺设20米的电缆。这可不是一件有趣的事。也许你可以选择一个带有连接器或尾纤的传感器。当传感器因为高温损坏时，你拔掉它，而不需要重新铺设整根电缆。这是一根主干电缆，连接到那个短的连接件上就可以了。
还是觉得温度太高吗？你可以把传感器放在一个水冷箱里，或者进行空气吹扫，有很多不同的选择，这在钢铁行业中经常会用到。
现在，如果是另一种情况，即极端寒冷，这在石油和天然气行业中很常见……那么在这种情况下你有什么选择呢？当你处于非常寒冷的环境中，比如零下40摄氏度或零下50摄氏度时，会发生什么呢？低温会使气体损坏O型密封圈，电缆和传感器元件也都会变脆。实际的半导体元件，它们也无法正常工作。同样，你可以看看传感器供应商的产品说明，了解一下：“它的实际额定温度是多少呢？”然后寻找额定温度符合你需求的产品，看看他们是否有经过特殊设计的、额定温度更低的产品。有些制造商还会告诉你……不要让传感器闲置，而是需要一直给它供电，这样可以加热电子元件，使其保持在工作范围内。
说完温度和环境问题，再来说说物理冲击。如果你在锯木厂或其他一些行业，周围有很多东西可能会撞击到气缸位置传感器。液压缸非常坚固，通常不会损坏的是液压缸部分。而是传感器。你们可以看到，这个传感器有一个金属护罩，而这个看起来至少被更换过一两次了，而且它的护罩已经不见了。那么，如果你遇到移动车辆上飞起的石块，或者人们攀爬设备（我经常听到这种情况），有什么解决办法呢？方法有防护、嵌入和升级。
先说防护，这是我在西部一家锯木厂拍的照片。你们可以看到，他们在气缸的后端安装了一个大的端盖，它的作用就是保护里面的换能器。它的唯一任务就是保护换能器免受飞来物体的撞击。
另一种方法是嵌入。就是把换能器本身，从安装在外部改为完全嵌入气缸内部。这样，气缸壁本身就可以保护它，唯一露在外面的就是电气连接部分。
还有一种选择是升级。这个气缸不是螺纹设计，而是用六个螺栓固定。它的外形很低矮，采用非常坚固的不锈钢材质，所以它几乎就像自己的保护罩一样。这是一种非常坚固的传感器。
冲击。我想说，冲击和振动可能是我遇到的最大挑战……是我与客户合作时遇到的最主要的应用问题。冲击和振动。而且对此你能做的并不多。冲击在很多液压应用中是固有的，这也是选择液压系统的原因。与伺服电机或电动机不同，液压系统能够完成非常艰巨的任务，而且非常坚固，但你需要获取反馈信息，而有时反馈装置可能是设备生存能力的薄弱环节。如果你有这样的客户，实际上我今天早上还和一个人聊过，有时他们只能接受这种情况。他们使用的传感器只能用六周，然后就更换。他们不断尝试不同的方法，所以如果你们遇到一些真正有问题的应用，我想给你们一些应对方法，看看你们可以尝试些什么。
一是看看液压系统，也就是运动系统……如果是在运动控制器上。寻找坚固耐用的传感器规格。与传感器供应商合作，看看他们是否有一些未在产品目录中公布的产品，一些非常好的特殊型号。
然后是连接器。我记得大概三个月前，有一家割草机制造商的客户，我们收到了很多保修退货，一个又一个，然后我们就想：“这是怎么回事？”他们有一个经过深孔钻削的气缸，然后砰的一声！这个气缸所经历的剧烈冲击损坏了我们的产品，而且……这个冲击超出了我们的规格范围。他们是怎么做的呢？他们没有只是再拿一个现成的产品装上，等它损坏后再等一两周，然后再去换一个，而是开始研究控制系统。他们能不能通过调整运动曲线来降低冲击呢？在伸出和缩回时采用软启动和软停止。这是一个可供选择的方法。
大多数现场使用的传感器的抗冲击额定值至少为100G。可以寻找一些额定值更高的，比如150G的，或者其他特殊型号。这是我在西北部一个雪松围栏板制造商那里处理的一个应用案例。他们的液压缸传感器只能用两到四周，然后就更换。年复一年，一直如此。我们有机会给他们提供了一个样品让他们试用。我们使用了一个特殊的选项，内部编号是SA42。我们在电子外壳中注入了一种灌封材料。这样在剧烈冲击时可以使印刷电路板（PCB）固定在一起。这个传感器已经运行了三年了，他们也更换了机器上的其他传感器。
关于冲击的最后一点是，从集成连接器改为尾纤连接。这听起来很简单，但实际上你增加了质量。这是一个典型的M16连接器。所以你在这里增加了更多的质量，这会使它受到更多的冲击。而且，这个连接器会出现裂缝，这是容易弯曲的地方，这样防护等级等方面都会受到影响。你该怎么做呢？使用一段200或300毫米长的短电缆，然后把连接器放在这里。这样电缆就可以吸收所有的弯曲应力。这只是减少了一个需要担心的问题。这并不能解决所有问题，但有一家钢铁厂采用了这个方法后，传感器的使用寿命从六周延长到了五个月，他们非常满意。液压系统中仍然有很多剧烈的应用场景，我们希望能给客户更多的正常运行时间，这就是我们想做的，也是我们想和大家分享这些最佳实践的原因。
这是我最关注的问题之一。我刚才说冲击和振动是我最头疼的问题，那么第二头疼的问题就是湿气侵入。这是一家钢铁厂的轧机，在这个蓝色防水布下面是一个换能器。他们用一个扎带把这个蓝色的袋子固定在那里，增加一层额外的防护。水可能会进入很多地方。我们和客户一起经历了很多麻烦，也一直是他们的合作伙伴。他们打开外壳，水就流出来了，他们就会问：“水是从哪里来的？是垫圈坏了吗？到底怎么回事？”我们给大家一些建议。
解决方法，同样回到热传递问题上，“你能移动传感器吗？”这可能不是一个理想的办法，甚至可能不可行，但你能做些什么来改变现状呢？也许可以安装一个防溅罩。第二，选择一个更坚固的传感器，第三，我们再看看电缆。
你能让传感器远离潮湿区域吗？可能不太容易，但可以安装防溅罩，如果我们再看这里，这里有一个大的防溅罩，这个黄色的，看起来这个绿色的也是一个。他们已经做了一些防护措施，但也许你可以再增加一些，增加额外的防护。然后你可以看看传感器。它的防护等级是多少，它的防水防尘等级是多少呢？
IP68防护等级意味着可以完全浸入水中。那么IP69K呢？有人知道吗？是高压喷水防护等级。如果你看过IP69K测试，会觉得很有意思。实际上它是在多个角度进行高压喷水测试，压力大概在1200到1400磅每平方英寸，而且产品需要旋转。这个标准实际上不是国际电工委员会（IEC）的标准，它来自德国汽车行业的DIN标准。后来被工业应用所采用，并且正在逐步被纳入IEC的IP防护等级体系中。
你们看这里右边，这是一个焊接密封的IP69K传感器。它有很好的防水防尘等级。
评估一下电缆。我在电缆方面遇到过很多问题，要确保绝缘层有合适的滴水弯，电缆没有划痕和切口。另一个问题是，人们会说：“太好了，我有一个IP69K的传感器。”然后他们还是会遇到防水方面的问题。然后你问：“好的，你有一个IP69K的传感器。那你用的是什么电缆呢？”然后他们……他们拿出一根现成的电缆，可能是IP65或IP67防护等级的。如果你使用的是防护等级很高的传感器，要确保你的电缆也有相同的防护等级。看看电缆的外皮，你能在电缆外面套一个管子吗？以防止电缆被划伤或被掉落的碎片损坏。有点像电缆外面再套一层电缆。
腐蚀。当空气中有化学物质、液体、气体，而且进行空气吹扫，空气中还有一些湿气时，这些化学物质会与水结合。因为这是在钢铁厂，他们用空气吹扫来冷却这个区域。所有这些东西都含有一些酸性化学物质，它们正在腐蚀传感器。这家工厂在传感器顶部涂了一层硅胶浸渍剂，试图为防腐蚀增加更多的防护。当你遇到腐蚀环境时，我们参与了这个项目，你真的需要把铝制外壳换成不锈钢外壳。如果你遇到的是真正有腐蚀性的环境，303和304不锈钢几乎适用于所有应用场景。如果你遇到的是海水或盐雾环境，这时316不锈钢就派上用场了。它比303或304不锈钢更能抵抗氯离子的腐蚀。
你已经尽了一切努力来保护你的应用设备，但仍然会遇到一些剧烈的工作过程。我之前和一位在锯木厂工作的先生聊过。当原木运进来进行初步处理时，原木被推到指定位置，夹木机把它夹住并移动，然后进行切割。这个过程中有很多液压设备，很多定位操作，而且冲击和振动非常强烈。他们已经尽了一切努力来保证设备的正常运行时间，但有时候，设备的使用寿命已经到了极限，而他们又必须让设备继续运行。如果你在关键应用中需要设备
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