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2026-07-24
德國TWK位移傳感器108693 SWH2B-01工作原理及注意事項(xiàng)
TWK是德國工業(yè)傳感器品牌,在位移、角度測量領(lǐng)域擁有數(shù)十年技術(shù)積累,其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、工程機(jī)械、自動化生產(chǎn)線、水利工程等對測量精度和穩(wěn)定性要求較高的工業(yè)場景。型號108693 SWH2B-01屬于TWK旗下磁致伸縮式位移傳感器,是一款非接觸式位移測量產(chǎn)品,相較于傳統(tǒng)的電位器、光柵類位移傳感器,具備更長使用壽命、更高測量精度、更強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的特點(diǎn)。
工作原理
TWK位移傳感器108693 SWH2B-01基于磁致伸縮效應(yīng)實(shí)現(xiàn)位移測量,整個測量過程無需接觸,核心原理可分為以下幾個步驟:
脈沖信號發(fā)射:傳感器的電子處理單元會定時向位于測桿內(nèi)部的波導(dǎo)絲發(fā)射一個低功率的電流脈沖,該脈沖會沿著波導(dǎo)絲向測桿末端傳播,同時電流脈沖會在波導(dǎo)絲周圍產(chǎn)生一個環(huán)形的激勵磁場。
位置磁場疊加:傳感器配套的磁環(huán)(位置磁鐵)套在測桿外部,可沿著測桿軸線方向自由移動,被測位移部件會與該磁環(huán)固定連接,磁環(huán)會產(chǎn)生一個穩(wěn)定的固定位置的永磁場。當(dāng)激勵脈沖產(chǎn)生的磁場傳播到磁環(huán)所在位置時,兩個磁場會發(fā)生疊加,根據(jù)磁致伸縮效應(yīng),波導(dǎo)絲在疊加磁場的作用下會發(fā)生瞬間的機(jī)械形變,產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波脈沖。
應(yīng)力波傳播與檢測:這個扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波會沿著波導(dǎo)絲以固定的速度向兩端傳播,其中向傳感器電子單元方向傳播的應(yīng)力波會被位于頭部的檢測裝置接收,轉(zhuǎn)換為可識別的電信號。
位移計算輸出:由于應(yīng)力波在波導(dǎo)絲中傳播的速度是固定且已知的,電子處理單元只需要計算從激勵脈沖發(fā)射到應(yīng)力波被接收的時間差,就可以通過速度與時間的關(guān)系計算出磁環(huán)所在位置距離傳感器檢測端的距離,也就是被測部件的位移量,最終將位移量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(模擬量4-20mA、0-10V,或者數(shù)字量SSI、PROFINET等輸出形式)傳輸給控制系統(tǒng)。
和接觸式位移傳感器相比,磁致伸縮原理的優(yōu)勢在于測量過程中磁環(huán)和測桿之間沒有直接摩擦,因此不存在部件磨損的問題,使用壽命可以達(dá)到十年以上,同時測量精度不受磨損影響,長期使用穩(wěn)定性更高。此外,108693 SWH2B-01支持絕對位置測量,斷電后重新上電不需要重新歸零即可輸出準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù),相較于增量式傳感器更適合停機(jī)頻繁的工業(yè)場景。
安裝注意事項(xiàng)
安裝方向:該傳感器可以任意方向安裝,水平、垂直、傾斜均可,但在垂直安裝時,建議將電子端置于上方,避免測桿內(nèi)部進(jìn)入的冷凝水或雜質(zhì)在長期使用中積聚在電子端,影響傳感器性能。如果安裝環(huán)境存在大量粉塵或液體飛濺,建議額外加裝防護(hù)套。
同軸度控制:安裝過程中需要保證傳感器測桿的軸線和被測部件的運(yùn)動軸線保持平行,同軸度誤差需要控制在0.1mm以內(nèi),避免因軸線偏差導(dǎo)致磁環(huán)對測桿產(chǎn)生額外應(yīng)力,造成測量誤差或者卡滯。
固定方式:傳感器通常采用法蘭或者螺紋固定,固定時避免用力敲擊傳感器頭部或者測桿,防止波導(dǎo)絲受損影響測量精度。擰緊固定螺栓時要控制扭矩,避免扭矩過大造成法蘭變形。
磁環(huán)要求:該傳感器必須使用TWK原廠配套的磁環(huán),不能隨意替換其他品牌或者型號的磁環(huán),不同性能的磁鐵會影響磁場強(qiáng)度,進(jìn)而導(dǎo)致測量誤差。安裝磁環(huán)時要注意極性,嚴(yán)格按照產(chǎn)品手冊標(biāo)注的方向安裝,同時避免磁環(huán)靠近其他強(qiáng)磁性部件,防止外界磁場干擾測量結(jié)果。
預(yù)留行程:安裝時需要保證傳感器的有效測量行程大于被測部件的最大行程,預(yù)留至少5mm的兩端余量,避免磁環(huán)撞擊到傳感器兩端造成結(jié)構(gòu)損壞。
接線與電氣注意事項(xiàng)
電源要求:108693 SWH2B-01標(biāo)準(zhǔn)供電電壓為DC 24V,允許波動范圍為DC 18V-30V,禁止使用超出范圍的電壓供電,更不能接入交流電源,否則會直接燒毀傳感器的電子單元。**供電電源需要滿足足夠的功率要求,同時電源紋波需要控制在100mV以內(nèi),紋波過大會導(dǎo)致輸出信號不穩(wěn)定。
接線規(guī)范:接線時需要先斷開電源,嚴(yán)禁帶電接線,避免靜電或者接線短路損壞電子元件。按照產(chǎn)品接線圖區(qū)分電源、輸出信號、接地端子,接線完成后要檢查有沒有裸露的線芯,避免短路。信號線需要和動力電纜分開布線,避免動力電纜的電磁干擾影響信號輸出,如果必須交叉布線,要采用垂直交叉的方式。
接地要求:傳感器必須可靠接地,接地電阻需要小于4Ω,良好的接地可以有效屏蔽外界電磁干擾,提升信號穩(wěn)定性。禁止將傳感器接地線和大功率設(shè)備的接地線共用,避免共模干擾。
輸出匹配:如果是模擬量輸出型號,需要保證控制系統(tǒng)的輸入阻抗和傳感器輸出匹配,4-20mA輸出的輸入阻抗建議不大于500Ω,阻抗過大會導(dǎo)致輸出信號偏差。如果是數(shù)字量輸出型號,需要保證通訊協(xié)議和控制系統(tǒng)匹配,接線時注意區(qū)分發(fā)送和接收端子。
使用環(huán)境注意事項(xiàng)
溫度范圍:該傳感器的標(biāo)準(zhǔn)工作溫度范圍為-30℃~+80℃,禁止在超出溫度范圍的環(huán)境中使用,低溫會導(dǎo)致波導(dǎo)絲傳播速度變慢產(chǎn)生測量誤差,高溫會加速電子元件老化,縮短使用壽命。如果應(yīng)用環(huán)境溫度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍,需要選擇定制的寬溫型產(chǎn)品。
防護(hù)等級:108693 SWH2B-01標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)等級為IP67,可以短時間浸泡在水中,但是不適合長期浸沒在水下或者高壓噴水環(huán)境中,如果需要長期水下使用,需要選擇IP68防護(hù)等級的定制產(chǎn)品。
電磁環(huán)境:該傳感器雖然具備一定的抗電磁干擾能力,但是不能安裝在高壓變壓器、大功率變頻器、電焊機(jī)等強(qiáng)電磁輻射源旁邊,如果無法避開,需要加裝電磁屏蔽罩,屏蔽罩要可靠接地。
腐蝕環(huán)境:如果應(yīng)用環(huán)境存在酸、堿或者腐蝕性氣體,需要選擇帶防腐涂層的測桿型號,并且定期檢查傳感器表面的腐蝕情況,避免腐蝕穿透測桿影響內(nèi)部波導(dǎo)絲。
沖擊振動:傳感器可以承受常規(guī)工業(yè)場景的振動,但是禁止安裝在頻繁受到強(qiáng)沖擊的位置,過大的沖擊會導(dǎo)致波導(dǎo)絲斷裂或者電子元件脫落,造成傳感器永損壞。
維護(hù)與故障排查注意事項(xiàng)
定期清潔:定期清理傳感器測桿和磁環(huán)表面的粉塵、油污,清潔時避免使用尖銳工具刮擦測桿表面,防止測桿刮傷導(dǎo)致磁環(huán)卡滯??梢允褂萌彳浀臐癫疾潦?,禁止使用強(qiáng)腐蝕性清潔劑。
定期檢查:定期檢查傳感器的固定螺栓是否松動,接線端子是否松動氧化,接線絕緣層是否破損,發(fā)現(xiàn)問題及時緊固或者更換接線。
避免強(qiáng)磁接觸:維護(hù)過程中禁止將強(qiáng)磁工具吸附在磁環(huán)或者傳感器測桿上,避免磁化波導(dǎo)絲,影響測量精度。
常見故障處理:如果出現(xiàn)輸出信號不穩(wěn)定,首先檢查供電電壓是否正常,接線是否松動,接地是否良好,再檢查周圍是否新增了強(qiáng)電磁干擾源;如果輸出信號偏差過大,檢查磁環(huán)是否松動移位,安裝同軸度是否超標(biāo),排除后重新校準(zhǔn)零點(diǎn)即可恢復(fù)正常;如果傳感器全無輸出,先檢查電源和保險絲,排除供電問題后再返廠維修,不要自行拆解傳感器,傳感器內(nèi)部為精密結(jié)構(gòu),自行拆解會造成不可逆損壞。
存儲注意事項(xiàng)
如果傳感器需要長期存放,需要存儲在干燥、通風(fēng)、溫度在0℃~40℃的環(huán)境中,避免存放在潮濕、高溫、有腐蝕性氣體的環(huán)境中,存放時要避免碰撞傳感器,不要在傳感器上方堆放重物。存儲超過一年的傳感器,安裝使用前需要先通電檢查輸出是否正常,確認(rèn)精度符合要求后再投入使用。
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