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1、2009年2月理论与方法第28卷第2期基于磁阻传感器的非接触式位移测量王海霞马松龄(西安建筑科技大学机电工程学院西安710054)摘要:针对塔机起重力矩监控器中高精度、非接触式的位移测量要求,选用Honeywell公司的磁阻传感器HMC1501实现了位移的精确测量。该磁阻传感器具有体积小,精度高,抗干扰能力强,可以实现非接触式测量的优点。并利用BP神经网络对磁阻传感器进行非线性补偿,提高了系统的测量精度、可靠性,而且降低了成本。关键词:磁阻式传感器;力矩监控器;位移测量;神经网络中图分类号:TP212文献标识码:ANon-conta
2、ctdisplacementmeasurementbasedonmagnetoresistivesensorWangHaixiaMaSongling(ElectricalandMechanicalEngineeringCollege,Xi.anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi.an710054,China)Abstract:Aimingattherequirementofhigh-precisionandnon-contactdisplacementsensingintowercran
3、etorquemon-itors,selecteHoneywellpsHMC1501magnetoresistivesensortoachieveaccuratemeasurementofdisplacement..Themagnetoresistivesensorhasasmallsize,highprecision,ant-iinterferenceability,canachievenon-contactmeasurement.andtheBPneuralnetworkisusedtocompensatethenonlinea
4、rofmagnetoresistivesensor.soutput.Itimprovesthesystempsaccuracy,reliability,andreducescosts.Keywords:Magnetoresistivesensor;torquemonitors;displacementmeasurement;neuralnetwork0引言1各向异性磁阻(AMR)传感器的工作原理力矩信号是塔机安全监控中最重要的参数,它直对于强磁性金属(铁、钴、镍及其合金),当外加磁场平接影响塔机的安全,监控力矩是否超载是防止塔机司行
5、于磁体内部磁化方向时,电阻几乎不随外加磁场而变;机误操作及疏忽操作而引起塔机恶性事故的保障。目当外加磁场偏离金属的内磁化方向时,金属的电阻减小,前国产塔机普遍采用的是机械式力矩限制器。只能在这就是各向异性磁电阻效应。起重力矩达到极限值时触动限位开关达到保护作用,坡莫合金薄膜的电阻率依赖于磁化强度M和电流I不能显示起重力矩值。通过测量弓形板式力矩限制器方向的夹角H,即弓形板的位移量可以间接测出起重力矩,实现塔机起Q(H)=QL+(Q+-QL)cos2H(1)重力矩在线监测。式中:Q+和QL分别是平行于M和垂直于M时的电阻率。位移测量的
6、精度和稳定性直接影响起重力矩测量的由于坡莫合金(Fe20Ni80)在弱磁场下的电阻变化量较准确性。而传统的位移传感是接触式的,像直线电位计大,因此适合于弱磁场条件下使用。等,接触部分经常会磨损、氧化,影响测量精度。光电式位HMC1501是Honeywell公司开发的磁阻传感器,是移传感器价格高,受环境影响大。因此本文选用磁阻位移由磁阻合金薄膜组成的惠斯通桥电阻电路(如图1所示)。传感器。磁阻传感器体积小,精度高,抗干扰能力强,非接当电阻中有电流流过时,在电桥上施加一个偏置磁场M,触式测量,不会磨损,而且价格低。正在被越来越广泛地这将
7、使得两个相对放置的电阻的磁化方向朝着电流方向[1-6]使用。转动,从而引起电阻阻值的增加;另外两个相对放置的电阻的磁化方向背向电流方向转动,从而引起电阻阻值减作者简介:王海霞,硕士研究生,主要研究方向为智能仪表。)28)中国科技核心期刊2009年2月理论与方法第28卷第2期小。当外部磁场的磁场强度大于80高斯时,磁场饱和,磁传感器之间的距离取决于磁钢的长度和所要求的系阻传感器只对所加磁场的方向敏感。统精度。原则上,一旦磁钢的长度和磁钢与传感器阵列之间的距离确定,每个传感器的线性输出范围也就确定了。传感器之间的距离应该取其线性范围的一
8、半。因为传感器的输出是正弦函数,所以每个传感器的线性输出范围也与要求的系统精度有关。传感器离得越近精度越高。传感器之间的距离确定后,所需传感器的数量由测量的长度决定。传感器数目越多,测量的位移越大。磁钢必须为其周围的3个传感器同时提供
