带磁电阻位移传感器的新型电液伺服缸

A New Electro

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hydraulic Servo Cylinder with MR Straight

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line

Displacement Sensor

摘 　要 :带磁电阻位移传感器的电液伺服液压缸是国外最近几年才出现的一种高新技术产品 ,该文

旨在介绍这种最新的液压执行元件 。

关键词 :MR 传感器 ;位移检测 ;磁标记尺

1 　前言

在液压伺服系统中 ,最常见的是电液位置伺服系

统 ,由于它能充分地发挥电子和液压两方面的优点 ,既
能产生很大的力和力矩 ,又具有很高的精度和快速晌
应性 ,还具有很好的灵活性和适应能力 ,因而得到了广
泛的应用 。特别是近年来 ,随着工业自动化水平的普
遍提高和国内外液压技术的飞速发展 ,应用电液位置
伺服系统的场合越来越广 ,要求对液压缸进行位移检
测的场合也越来越多 。此外 ,由于工作环境的不同 ,对
传感器的抗干扰能力 ,抗污染能力等要求也越来越高 ,
而传统的传感器在不同的环境条件下工作却又各自受

到不同的限制 ,因此就迫切需要一种新的传感器 ,来胜
任不同环境条件下 、

特别是恶劣环境条件下的工作 。

在这样的市场需求情况下 ,国外于 20 世纪 90 年代中
期研制并生产出了一种新型位移传感器 —

—

—MR (磁电

阻) 位移传感器 ,同时在此基础上研制开发出了一系列
带 MR 位移传感器的电液伺服缸 (以下简称 MR 液压
缸) 。下面对这种液压缸进行简要地介绍 。

2 　MR 传感器

MR 传感器由 3 部分组成 : ① 刻有凹凸槽的磁标

记尺 ; ②测量磁标记的磁阻敏感元件 ; ③ 信号处理电
路板 。

MR 传感器是利用某些金属 、

合金和化合物等在

磁场力作用下 ,在外加电场方向的电流分量发生大小
变化时会表现出其电阻大小发生变化 ,即磁电阻效应

来工作的 。将这些材料做成薄膜型磁阻敏感元件 (MR
芯片) ,并和永久磁铁以及内部处理电路集成封装在一
起 ,组成传感器头 ,再加上外接的磁标记尺就组成了

MR 位移传感器 。其工作原理如下 。

从具有这种特性的 MR 芯片中选出 2 个相同特性

的芯片 (MR1 、

MR2) 串联连接 ,在 2 个 MR 芯片上用永

久磁铁加以均等的偏磁场 。将 2 个 MR 芯片的连接部
分引出输出接头 ,输出电压为

V

0

(见图 1) 。在串联的

MR 芯片两端加直流电压

V

时 ,输出电压

V

0

是电压

V

的一半 ,这个静态电压又称作中点电压 。

图

1

　

MR

传感器工作原理

当在 2 个 MR 芯片上加不同强度磁场时 ,就导致 2

个 MR 芯片的阻值变化 ,此时的输出电压与中点电压

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液压与气动