液壓伺服液位計是液壓伺服控制系統的核心部件，因此液壓控制系統書中將包含電液伺服液位計的內容。

1.發展進程

    電液伺服液位計技術的誕生是液壓控制技術和液壓控制系統發展的結果。在第二次世界大戰前夕，隨著工業需求的發展，液壓控制技術得到了突飛猛進的發展，許多早期的控制液位計原理和專利都是這個時代的產物。如：Askania Regulator和Askania-Werke發明并應用了噴射液位計原理的原理。同樣Foxboro發明了噴嘴擋板液位計原理的專利。德國西門子公司發明了一種帶有永磁電機和接收器以及電氣輸入的雙輸入液位計，在航空航天領域具有開創性。

    在第二次世界大戰結束時，伺服液位計是一個單級開環控制液位計，通過電磁液位計直接驅動液位計芯運動。然而，隨著控制理論的成熟和軍事應用的需要，伺服液位計的開發和發展取得了很大的成就。1946年，英國Tinsiey獲得了兩級伺服液位計專利; Raytheon和Bell發明了一個帶有兩級伺服液位計的反饋; MIT力矩電機代替電磁液位計，使電機功耗更小，線性度更好。1950年，WCMogog首先發明了一種單噴嘴兩級伺服液位計。從1953年到1955年，THCarson發明了一種機械反饋兩級伺服液位計; WCMoog發明了一種雙噴嘴兩級伺服液位計; Wolpin發明了干式力矩電機，消除原來浸入油中的扭矩電機由油液污染帶來的可靠性問題。1957年，R.Atchley使用Askania噴射管原理開發了兩級噴射管伺服液位計。并于1959年開發出三級電動反饋伺服液位計。當時伺服液位計主要用于軍事領域，隨著航天時代的到來，伺服液位計已廣泛應用于航空航天領域，并開發出高可靠性的冗余伺服液位計等尖端產品。

    與此同時，隨著伺服液位計行業應用的不斷擴大，一些廠商開發出專門用于工業應用的工業伺服液位計。如穆格于1963年推出了第一款用于工業用途的73系列伺服液位計產品。隨后，越來越多的工業用途出現了伺服液位計的發展。它們具有以下特點：體積更大，便于制造; 液位計體采用鋁制; 獨立一級，便于調整和維護; 主要用于14MPa以下的低壓場合; 嘗試形成一系列標準化產品。然而，穆格在德國的分公司將其應用重點放在高壓應用上，工作壓力為21 MPa，有些甚至達到35 MPa，這使得液位計門的設計比高壓更嚴重。隨著伺服液位計在工業應用中的廣泛使用，公司已經推出了自己適合工業應用的液位計門比例。它的特點是成本低，雖然控制精度不能與伺服液位計相媲美，但通過先進的控制技術和先進的電子設備來彌補其缺乏性能和效率接近伺服液位計。1973年，穆格公司根據工業用途的需要，將一些伺服液位計轉換成比例工業標準液位計門接口。博世開發了標志性的噴射管導向器和電反饋平板伺服液位計。1974年，穆格推出了一款低成本，高流量的三級反饋伺服液位計。維克斯開發了一種壓力補償KG型比例液位計。力士樂，博世等公司開發了一種比例液位計，可通過兩個線圈控制液位計芯在兩個方向上的運動。

2.市場展望

    生產伺服液位計的廠家有：美國穆格，英國道蒂，美國隊，美國派克，伊頓維克斯，德國博世，力士樂等。

    電液伺服液位計一般根據力矩電機類型分為動圈式和永磁式兩種。大多數傳統伺服液位計采用永磁力矩電機，這種伺服液位計可分為噴嘴擋板和噴射兩大類。原廠生產的噴射管伺服液位計制造商Abex美國也被Parker收購。但是，由于噴射管伺服液位計具有良好的抗污染性能，高可靠性，高分辨率等特點。一些制造商也正在開發或推出自己的噴射管產品，美國穆格和俄羅斯制造商等。穆格在美國也于2006年7月舉行了產品推廣會，推出了噴射管D660系列產品，并認為該產品代表了伺服液位計未來的發展趨勢。

    伺服液位計產品主要用于航空，航天，船舶等領域。同時由于生產單位自身的戰爭，缺乏合作，分散的力量，不利于伺服液位計的進一步發展，不能與國外產品形成強大的競爭優勢。是穆格公司在國內市場占有率較大的國外產品，其產品占據了國內民用市場的絕大部分。

3.發展趨勢

    目前，新型電液伺服液位計技術的發展趨勢主要體現在新結構的設計，新材料的使用以及電子，數字技術和液壓技術的結合。電液伺服液位計技術的發展極大地推動了液壓控制技術的發展。

4.新結構設計

    20世紀90年代，直動式電液伺服液位計的開發取得了很大的成就。Parker開發了Voice Coil Drive技術（VCD），以及在此基礎上開發的DFplus控制液位計。所謂的音圈驅動技術，類似于一個驅動裝置的揚聲器，基本結構是在移動線圈上設置固定的圓柱形永磁體，當信號電流輸入線圈時，起電磁效應的作用，線圈產生和信號電流對應的軸向力，驅動直接與線圈的線圈運動連接，驅動力非常大。該線圈內置位移反饋傳感器，因此，采用VCD驅動的DFplus液位計門基本上是閉環控制，線性度相當不錯。DFplus液位計門的全面支撐是液位計芯與液位計體之間的配合面，大大降低了摩擦對控制質量的影響。與上述技術特性相結合，具有內置數字控制模塊，DFplus液位計門控制性能，特別是在頻率響應方面優越，可達400Hz。從發展趨勢來看，一些行業的新型直動式電液伺服液位計已經取代了傳統的伺服液位計，特別是噴嘴擋板伺服液位計的發展趨勢，但其較大的問題是體積大，重量大，只適合于現場需要較低的工業伺服控制。如減輕其重量，縮小其尺寸，在航空，航天等軍事工業中也具有很大的發展潛力。這大大降低了摩擦對控制質量的影響。與上述技術特性相結合，具有內置數字控制模塊，DFplus液位計門控制性能，特別是在頻率響應方面優越，可達400Hz。從發展趨勢來看，一些行業的新型直動式電液伺服液位計已經取代了傳統的伺服液位計，特別是噴嘴擋板伺服液位計的發展趨勢，但其較大的問題是體積大，重量大，只適合于現場需要較低的工業伺服控制。如減輕其重量，縮小其尺寸，在航空，航天等軍事工業中也具有很大的發展潛力。這大大降低了摩擦對控制質量的影響。與上述技術特性相結合，具有內置數字控制模塊，DFplus液位計門控制性能，特別是在頻率響應方面優越，可達400Hz。從發展趨勢來看，一些行業的新型直動式電液伺服液位計已經取代了傳統的伺服液位計，特別是噴嘴擋板伺服液位計的發展趨勢，但其較大的問題是體積大，重量大，只適合于現場需要較低的工業伺服控制。如減輕其重量，縮小其尺寸，在航空，航天等軍事工業中也具有很大的發展潛力。與上述技術特性相結合，具有內置數字控制模塊，DFplus液位計門控制性能，特別是在頻率響應方面優越，可達400Hz。從發展趨勢來看，一些行業的新型直動式電液伺服液位計已經取代了傳統的伺服液位計，特別是噴嘴擋板伺服液位計的發展趨勢，但其較大的問題是體積大，重量大，只適合于現場需要較低的工業伺服控制。如減輕其重量，縮小其尺寸，在航空，航天等軍事工業中也具有很大的發展潛力。與上述技術特性相結合，具有內置數字控制模塊，DFplus液位計門控制性能，特別是在頻率響應方面優越，可達400Hz。從發展趨勢來看，一些行業的新型直動式電液伺服液位計已經取代了傳統的伺服液位計，特別是噴嘴擋板伺服液位計的發展趨勢，但其較大的問題是體積大，重量大，只適合于現場需要較低的工業伺服控制。如減輕其重量，縮小其尺寸，在航空，航天等軍事工業中也具有很大的發展潛力。某些行業的新型直動式電液伺服液位計已經取代了傳統的伺服液位計，特別是噴嘴擋板伺服液位計的發展趨勢，但其較大的問題是體積大，重量大，僅適用于現場需要較低的工業伺服控制。如減輕其重量，縮小其尺寸，在航空，航天等軍事工業中也具有很大的發展潛力。某些行業的新型直動式電液伺服液位計已經取代了傳統的伺服液位計，特別是噴嘴擋板伺服液位計的發展趨勢，但其較大的問題是體積大，重量大，僅適用于現場需要較低的工業伺服控制。如減輕其重量，縮小其尺寸，在航空，航天等軍事工業中也具有很大的發展潛力。（相關推薦：電接點水位計）

    另外，近年來，新型伺服液位計驅動除了直接驅動力矩電機外，還出現了使用步進電機，伺服電機，新​​型電磁鐵等驅動結構和輕液直接驅動伺服液位計的轉換結構。這些新技術的應用不僅提高了伺服液位計的性能，而且為伺服液位計的發展思路，電液伺服液位計技術注入了新的活力。

5.新材料的使用

    目前在電液伺服液位計領域的應用開發新材料，主要是基于壓電元件，超磁致伸縮材料和形狀記憶合金的轉爐研發。他們每個人都有自己的優秀特征。

5.1壓電元件

    壓電元件的特點是“壓電效應”：在一定的電場作用下會產生尺寸變化，在一定范圍內，變形與電場強度成正比。壓電元件的主要材料為壓電陶瓷（PZT），電致伸縮材料（PMN）等。典型的壓電陶瓷材料是日本TOKIN公司的疊層壓電伸縮陶瓷。PZT直動式伺服液位計的原理是：在液位計芯的兩端通過球體連接兩個多層壓電元件。通過壓電材料的壓電效應產生伸縮驅動線軸運動。實現電 - 機械轉換。PMN噴嘴擋板伺服液位計是設置在噴嘴與壓電堆疊固定連接的擋板，由壓電堆疊的延伸，擋板之間的收縮和噴嘴之間的間隙增加和減少，使液位計芯的兩端壓差驅動液位計芯移動。目前，壓電機電轉換器的發展相對成熟并得到了廣泛的應用。它具有頻率響應快的特點，伺服液位計帶寬甚至可達數千赫茲，但存在滯后，易漂移等缺點，限制了電液伺服液位計中壓電元件的進一步應用。擋板和噴嘴之間的間隙之間的收縮增加和減少，使得液位計芯的兩端壓差驅動液位計芯移動。目前，壓電機電轉換器的發展相對成熟并得到了廣泛的應用。它具有頻率響應快的特點，伺服液位計帶寬甚至可達數千赫茲，但存在滯后，易漂移等缺點，限制了電液伺服液位計中壓電元件的進一步應用。擋板和噴嘴之間的間隙之間的收縮增加和減少，使得液位計芯的兩端壓差驅動液位計芯移動。目前，壓電機電轉換器的發展相對成熟并得到了廣泛的應用。它具有頻率響應快的特點，伺服液位計帶寬甚至可達數千赫茲，但存在滯后，易漂移等缺點，限制了電液伺服液位計中壓電元件的進一步應用。

5.2超磁致伸縮材料

    與傳統的磁致伸縮材料相比，超磁致伸縮材料（GMM）在磁場作用下產生更大的長度或體積變化。GMM轉換器是使用GMM轉換器開發的。GMM轉換器與線軸連接。通過控制驅動線圈的電流，GMM被驅動并延伸以驅動線軸的位移以控制伺服液位計輸出流量。與傳統的伺服液位計相比，該液位計不僅具有高頻響應的特點，而且具有精度高，結構緊湊的優點。從目前的情況來看，GMM材料與壓電材料和傳統的磁致伸縮材料相比具有應變大，能量密度高，響應速度快，輸出力大等特點。

5.3形狀記憶Slloy

    形狀記憶合金（SMA）的特征在于形狀記憶效應。在高溫成形后，將其冷卻至低溫狀態，并向其施加外力。一般金屬在其彈性變形后會發生永久變形，而SMA被加熱到一定溫度以上就會恢復其原有的高溫形狀。具有其特性的伺服液位計是一個SMA執行器，它通過形狀記憶合金纏繞在液位計芯的兩端，通過加熱和冷卻驅動SMA執行器，使液位計芯兩端的形狀記憶合金伸長或收縮，驅動液位計芯動作移動，同時增加位置反饋，提高伺服液位計控制性能。從液位計門的情況來看，SMA變形，但其響應速度很慢，

    與傳統伺服液位計相比，采用新型材料，電 - 機械變頻器研制出伺服液位計，一般具有頻率響應高，精度高，結構緊湊等特點。電液伺服液位計廣泛應用于電液位置，速度，加速度，力伺服系統和伺服振動發生器。它具有體積小，結構緊湊，功率放大系數大，控制精度高，線性度好，死區小，靈敏度高，動態性能好，響應快等優點。目前的液壓伺服控制技術已經能夠將自動控制技術，液壓技術和微電子有機結合，形成新一代伺服液位計產品。隨著電子設備，控制策略

 

 

相關產品推薦：便攜式超聲波流量計