單臺(tái)傳感器實(shí)現(xiàn)多路參數(shù)同步監(jiān)測，在工業(yè)場景中具備顯著優(yōu)勢。博爾森磁致伸縮直線位移傳感器依托成熟傳感技術(shù)，可在單根測桿上同時(shí)追蹤多達(dá)20個(gè)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位。

傳感器電路單元發(fā)射激勵(lì)脈沖，脈沖形成的電磁場與測桿上各個(gè)定位磁環(huán)相互作用，在波導(dǎo)絲內(nèi)激發(fā)彈性聲波。傳感單元會(huì)在對應(yīng)全量程的時(shí)間窗口內(nèi)，統(tǒng)一采集所有回傳信號(hào)。

多路信號(hào)的總采集時(shí)長，與單磁環(huán)檢測的最長耗時(shí)保持一致，因此同時(shí)檢測多個(gè)點(diǎn)位不會(huì)額外增加響應(yīng)時(shí)間。此外，多位置傳感器與標(biāo)準(zhǔn)單點(diǎn)位傳感器采用完全相同的核心技術(shù)，二者成本基本持平。單臺(tái)博爾森傳感器在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，可同步讀取最多20組磁環(huán)位置數(shù)據(jù)。

磁環(huán)安裝要求

多位置傳感器的核心限制為相鄰磁環(huán)間距：若磁環(huán)距離過近，回傳信號(hào)會(huì)因波形疊加、干涉產(chǎn)生畸變，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失效。規(guī)范安裝要求任意兩個(gè)磁環(huán)之間最小間距不低于75毫米。

絕大多數(shù)工況均可滿足該間距要求。也可通過優(yōu)化運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，保證磁環(huán)運(yùn)行過程中始終維持75毫米最小距離。合理的機(jī)械設(shè)計(jì)與工藝流程，能夠有效規(guī)避這一物理限制。

信號(hào)傳輸方案

如何將多路獨(dú)立位置數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸至控制器，曾是應(yīng)用難點(diǎn)。傳統(tǒng)方案為每個(gè)磁環(huán)配置獨(dú)立信號(hào)通道，例如雙通道模擬傳感器可對應(yīng)兩個(gè)磁環(huán)。但磁環(huán)數(shù)量增多后，模擬線路布線繁雜、綜合成本大幅上升。

工業(yè)現(xiàn)場總線是多路數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖顑?yōu)選擇。博爾森總線型磁致伸縮傳感器主流采用 Profibus DP 協(xié)議，CANbus 同樣是成熟可靠的備選方案。兩類總線抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高，完全滿足工業(yè)實(shí)時(shí)通訊需求。

多位置直線傳感器的核心價(jià)值在于多合一替代傳統(tǒng)多支傳感器，既降低采購成本，又簡化現(xiàn)場安裝。每一只磁環(huán)均可實(shí)時(shí)輸出絕對位置與運(yùn)行速度數(shù)據(jù)。

工作原理

磁致伸縮傳感器本質(zhì)為聲波檢測器件。內(nèi)部高精度計(jì)時(shí)單元，測算聲波從基準(zhǔn)點(diǎn)傳播至活動(dòng)磁環(huán)的耗時(shí)，結(jié)合固定聲速計(jì)算磁環(huán)絕對位置。磁環(huán)與波導(dǎo)絲全程非接觸運(yùn)行，無機(jī)械磨損，使用壽命長久。

傳感器四大核心部件：定位磁環(huán)、波導(dǎo)絲、拾取單元（聲波轉(zhuǎn)換模塊）、驅(qū)動(dòng)與信號(hào)調(diào)理電路。

1. 波導(dǎo)絲采用鎳基磁致伸縮合金材質(zhì)，瞬時(shí)激勵(lì)電流沿波導(dǎo)絲傳輸，形成環(huán)繞桿體的軸向磁場。
2. 該磁場與外置永磁磁環(huán)的磁場交匯，觸發(fā)磁致伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)變，并形成機(jī)械壓力波。
3. 應(yīng)變波以約 2850 m/s 的聲速向兩端傳播；向測桿末端傳播的波形被阻尼機(jī)構(gòu)吸收，避免反射信號(hào)造成干擾；另一路波形傳輸至拾取單元。
4. 波導(dǎo)絲、阻尼器、拾取單元整體合稱傳感組件（SE）。

系統(tǒng)記錄激勵(lì)脈沖發(fā)出至回波接收的時(shí)間差，結(jié)合聲速換算出磁環(huán)實(shí)際位置。

驅(qū)動(dòng)與調(diào)理電路負(fù)責(zé)輸出精準(zhǔn)時(shí)序脈沖，并將計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各類標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：模擬電壓、模擬電流、數(shù)字串行信號(hào)、高速工業(yè)總線信號(hào)等。

計(jì)算公式：
位置 = 傳播時(shí)間* 聲波速度

出廠階段，每一支傳感器均通過激光干涉儀精準(zhǔn)標(biāo)定波導(dǎo)絲內(nèi)部聲速，從源頭保障整機(jī)測量精度。

產(chǎn)品性能與優(yōu)勢

傳感器內(nèi)置線性修正算法，綜合精度可達(dá) ±20 μm，分辨率高達(dá) 1 μm，適配高端運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。產(chǎn)品本身具備優(yōu)異的抗振、抗沖擊能力，長期穩(wěn)定輸出高精度數(shù)據(jù)，助力提升加工良品率、減少原料損耗。

• 最大測量行程：7000 mm 以上
• 可選柔性探桿結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)輸與現(xiàn)場安裝
• 支持 EtherCAT 等工業(yè)以太網(wǎng)，響應(yīng)速度更快、閉環(huán)控制更精準(zhǔn)；運(yùn)動(dòng)控制場景典型刷新周期可達(dá) 100 μs

多位置傳感器有效降低刀具、滑臺(tái)、工裝等單點(diǎn)位置反饋的綜合成本。搭配自動(dòng)化定位功能，大幅縮短設(shè)備換型時(shí)間，提升整機(jī)生產(chǎn)效率。

典型行業(yè)應(yīng)用

一、紙張分切設(shè)備

紙張分切機(jī)是多磁環(huán)傳感器最成熟的應(yīng)用場景。單臺(tái)博爾森磁致伸縮傳感器搭配閉環(huán)控制系統(tǒng)，即可完成同一軸線上多把切刀的定位控制，定位精度更高、設(shè)備調(diào)試時(shí)間更短。單傳感器驅(qū)動(dòng)多組切刀，還能幫助設(shè)備小型化、降低整機(jī)制造成本。

部分寬幅分切機(jī)工作寬度可達(dá)10米，整軸布置多達(dá)60把切刀，現(xiàn)場通常采用多臺(tái)20點(diǎn)位傳感器組合使用。

以往操作人員依靠卷尺、量塊手動(dòng)調(diào)整并鎖緊刀座，單次換產(chǎn)耗時(shí)數(shù)小時(shí)；如今借助多位置反饋技術(shù)，設(shè)備參數(shù)切換可在數(shù)秒內(nèi)完成。

二、膠帶復(fù)卷設(shè)備

膠帶復(fù)卷機(jī)負(fù)責(zé)母卷分切與成品收卷。傳統(tǒng)工況依靠人工逐一調(diào)整切刀與收卷機(jī)構(gòu)位置；搭載多磁環(huán)磁致伸縮傳感器后，所有收卷單元的位置可實(shí)現(xiàn)全程連續(xù)監(jiān)測與自動(dòng)調(diào)控。

三、注塑成型設(shè)備

注塑機(jī)需配套兩套高速多位置傳感器：一組監(jiān)測射膠油缸與移動(dòng)滑臺(tái)，另一組負(fù)責(zé)動(dòng)模板與頂出機(jī)構(gòu)檢測。系統(tǒng)對位置、速度、加速度的同步控制響應(yīng)速度要求極高。

早年注塑機(jī)大量采用接近開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)循環(huán)動(dòng)作控制，操作人員需要反復(fù)挪動(dòng)開關(guān)位置來調(diào)整工藝，調(diào)試工作量大且控制精度有限。目前博爾森磁致伸縮直線傳感器已全面替代傳統(tǒng)接近開關(guān)，顯著提升調(diào)試效率與運(yùn)行速度。

該產(chǎn)品尤其適配大行程注塑設(shè)備，有效測量行程可達(dá)5000 mm以上，分辨率低至1 μm。

總結(jié)

多位置直線位移傳感器，有效降低單軸位置反饋成本，同時(shí)大幅減少設(shè)備停機(jī)調(diào)試時(shí)長。

原理補(bǔ)充圖示說明

1. 電流脈沖產(chǎn)生電磁場，與定位磁環(huán)磁場耦合，激發(fā)沿波導(dǎo)絲傳播的磁致伸縮應(yīng)變波，拾取線圈與偏置磁鐵負(fù)責(zé)捕捉回波信號(hào)。
2. 多磁環(huán)傳感器中，每一枚磁環(huán)都會(huì)產(chǎn)生獨(dú)立回波，通過脈沖收發(fā)時(shí)間差計(jì)算對應(yīng)點(diǎn)位坐標(biāo)。
3. 注塑設(shè)備應(yīng)用：單支傳感器可同時(shí)監(jiān)測射膠螺桿、移動(dòng)滑臺(tái)、模具、頂出機(jī)構(gòu)等多個(gè)部件位置。
4. 紙張分切設(shè)備應(yīng)用：單支磁致伸縮直線傳感器統(tǒng)一完成整軸所有切刀的位置監(jiān)測。