呈不同值。如图 1 所示 ,MR1 上加以强磁场后 ,因它的
电阻值比 MR2 大 ,输出电压比中点电压低 ,相反 MR2
上加上强磁场后 ,其输出电压比中点电压高。

同样考虑动态磁场时的检测状况 (见图 2) 。当 2

个 MR 芯片的一方 (如 MR2) 与类似铁片的磁性体接
近 ,磁力线朝着铁片方向偏转 ,MR2 上产生比 MR1 强
的磁场。这样 MR2 的阻值就会增大 ,输出电压也随之
变高 ,当物体连续往复运动时 ,就可输出类似正弦波的
信号。当用 4 个 MR 芯片相差一定角度连结成电桥
后 ,就可以根据物体按不同方向运动时输出信号的超
前与滞后的关系来判断物体的方向了。

图

芯片中的磁场变化

MR 传感器具有分辨率较高 ,量程大 ,线性度好 ;

工作温度范围宽 ;无接触性传感器间接测量 ,可靠性高
和使用寿命长 ;耐振好 (可达 20 G) ,抗冲击 (可达 100

G) 能力强 ;防腐性能好 ,不受油渍、

溶液、

灰尘 ,空间电

场及寄生电容等影响 ,工作性能稳定等特点 ,同时 ,由
于 MR 传感器内部集成了数字处理电路 ,所以它还具
有直接输出数字信号 ,便于计算机处理的优点。把这
种传感器头安装在液压缸 (或气缸) 上 ,再在活塞杆上
加工出一系列有尺寸要求的等距离凹凸槽 ,使之起到
磁标尺的作用 ,就可以制造出 MR 液压 (气) 缸。另外 ,

MR 传感器还可应用于测量齿轮转数 ,精密地控制电

动机的转动 ,检测带有磁性的物体 ,如纸币的防伪及其
他的应用等。

3 　MR 液压缸

(1) MR 液压缸结构简图如图 3 所示。从 MR 电

液伺服液压缸的结构简图上可以看出 ,MR 液压缸在
结构上与普通伺服缸的区别主要在于 : ①MR 液压缸
的活塞杆是专用的 ; ②在液压缸端盖上外挂有 MR 传
感器。

活塞杆作为执行件 ,在传递功率和力的同时 ,还起

到了磁标记尺的作用。在活塞杆的表面上加工出一系

列等距离的环状凹凸槽后 ,为了防止泄漏 ,对凹槽还需
要进行工艺处理 ,最常用的方法是在凹槽处填充上特

殊材料。此外 ,为了增强活塞杆表面的硬度 ,提高耐磨
性和防腐性 ,还需要在活塞杆的表面进行相应的工艺
处理。这样 ,传感器的凹凸槽 (磁标尺) 就组成了一个
完整的传感器。

图

电液伺服液压缸结构简图

(2) MR 液压缸的工作原理　活塞杆在运动过程

中 ,每经过一个凹凸槽 ,就会引起一次磁阻敏感元件电
阻大小发生周期性的变化 ,经过传感器内部固有的集
成电路处理后 ,就可直接输出周期性的一个或多个方
波 (方波数的多少 ,取决于内部的处理电路) ,从而产生
脉冲 ,触发外接触发电路和计数电路。这样 ,活塞杆工
作时 ,每移动一个凹凸槽 ,计数器就被触发计数一次或
多次 ,移动了多少个凹凸槽 ,就会触发计数出相应的次
数 ,于是 ,液压缸的位移就可以通过所计数到的脉冲数
和凹凸槽距离之间的特定关系来确定了。

4 　MR 液压缸应用前景

由于 MR 液压缸的多种优越性能 ,使得它在飞机

与船舶舵机控制系统、

雷达、

火炮控制系统、

精密冲床、

振动实验台以及六自由度仿真转台等方面 ,有着广泛
的应用。一方面用来提供动力 ,传递功率 ;另一方面可
以进行位移检测 ,实现位置控制。此外 ,MR 液压缸还
可应用于压铸机 ,游乐场的模拟游戏机 ,木材加工机械
以及矿山机械 ,建筑机械 ,地下机械等野外作业要求对
位移进行检测 ,而环境条件又相对恶劣的场合。特别
是 ,由于 MR 传感器是进行模块化封装的 ,防水性能
好 ,对有位移检测和位置控制要求的水下作业 ,与传统
的电液伺服液压缸相比 ,MR 液压缸的优势是显而易
见的。可见 ,MR 液压缸的潜在市场、

经济效益和社会

效益是相当可观的。相信在不远的将来 ,MR 液压缸
的应用场合将越来越广泛。

参考文献

[ 1 ]

Herbert Schewe. Industrial application for magnetoresistive sensor

[J ]

Sens Actuators A Phys

59 1

3 Apr

1997

[ 2 ]

Morten De Cicco

Magnetoresistive thick film sensor for linear

displacement [J ]

Sens Actuators A Phys

46 1

3 Jan

Feb 1995