液压伺服液位计是液压伺服控制系统的核心部件，因此液压控制系统书中将包含电液伺服液位计的内容。

1.发展进程

    电液伺服液位计技术的诞生是液压控制技术和液压控制系统发展的结果。在第二次世界大战前夕，随着工业需求的发展，液压控制技术得到了突飞猛进的发展，许多早期的控制液位计原理和专利都是这个时代的产物。如：Askania Regulator和Askania-Werke发明并应用了喷射液位计原理的原理。同样Foxboro发明了喷嘴挡板液位计原理的专利。德国西门子公司发明了一种带有永磁电机和接收器以及电气输入的双输入液位计，在航空航天领域具有开创性。

    在第二次世界大战结束时，伺服液位计是一个单级开环控制液位计，通过电磁液位计直接驱动液位计芯运动。然而，随着控制理论的成熟和军事应用的需要，伺服液位计的开发和发展取得了很大的成就。1946年，英国Tinsiey获得了两级伺服液位计专利; Raytheon和Bell发明了一个带有两级伺服液位计的反馈; MIT力矩电机代替电磁液位计，使电机功耗更小，线性度更好。1950年，WCMogog首先发明了一种单喷嘴两级伺服液位计。从1953年到1955年，THCarson发明了一种机械反馈两级伺服液位计; WCMoog发明了一种双喷嘴两级伺服液位计; Wolpin发明了干式力矩电机，消除原来浸入油中的扭矩电机由油液污染带来的可靠性问题。1957年，R.Atchley使用Askania喷射管原理开发了两级喷射管伺服液位计。并于1959年开发出三级电动反馈伺服液位计。当时伺服液位计主要用于军事领域，随着航天时代的到来，伺服液位计已广泛应用于航空航天领域，并开发出高可靠性的冗余伺服液位计等尖端产品。

    与此同时，随着伺服液位计行业应用的不断扩大，一些厂商开发出专门用于工业应用的工业伺服液位计。如穆格于1963年推出了第一款用于工业用途的73系列伺服液位计产品。随后，越来越多的工业用途出现了伺服液位计的发展。它们具有以下特点：体积更大，便于制造; 液位计体采用铝制; 独立一级，便于调整和维护; 主要用于14MPa以下的低压场合; 尝试形成一系列标准化产品。然而，穆格在德国的分公司将其应用重点放在高压应用上，工作压力为21 MPa，有些甚至达到35 MPa，这使得液位计门的设计比高压更严重。随着伺服液位计在工业应用中的广泛使用，公司已经推出了自己适合工业应用的液位计门比例。它的特点是成本低，虽然控制精度不能与伺服液位计相媲美，但通过先进的控制技术和先进的电子设备来弥补其缺乏性能和效率接近伺服液位计。1973年，穆格公司根据工业用途的需要，将一些伺服液位计转换成比例工业标准液位计门接口。博世开发了标志性的喷射管导向器和电反馈平板伺服液位计。1974年，穆格推出了一款低成本，高流量的三级反馈伺服液位计。维克斯开发了一种压力补偿KG型比例液位计。力士乐，博世等公司开发了一种比例液位计，可通过两个线圈控制液位计芯在两个方向上的运动。

2.市场展望

    生产伺服液位计的厂家有：美国穆格，英国道蒂，美国队，美国派克，伊顿维克斯，德国博世，力士乐等。

    电液伺服液位计一般根据力矩电机类型分为动圈式和永磁式两种。大多数传统伺服液位计采用永磁力矩电机，这种伺服液位计可分为喷嘴挡板和喷射两大类。原厂生产的喷射管伺服液位计制造商Abex美国也被Parker收购。但是，由于喷射管伺服液位计具有良好的抗污染性能，高可靠性，高分辨率等特点。一些制造商也正在开发或推出自己的喷射管产品，美国穆格和俄罗斯制造商等。穆格在美国也于2006年7月举行了产品推广会，推出了喷射管D660系列产品，并认为该产品代表了伺服液位计未来的发展趋势。

    伺服液位计产品主要用于航空，航天，船舶等领域。同时由于生产单位自身的战争，缺乏合作，分散的力量，不利于伺服液位计的进一步发展，不能与国外产品形成强大的竞争优势。是穆格公司在国内市场占有率较大的国外产品，其产品占据了国内民用市场的绝大部分。

3.发展趋势

    目前，新型电液伺服液位计技术的发展趋势主要体现在新结构的设计，新材料的使用以及电子，数字技术和液压技术的结合。电液伺服液位计技术的发展极大地推动了液压控制技术的发展。

4.新结构设计

    20世纪90年代，直动式电液伺服液位计的开发取得了很大的成就。Parker开发了Voice Coil Drive技术（VCD），以及在此基础上开发的DFplus控制液位计。所谓的音圈驱动技术，类似于一个驱动装置的扬声器，基本结构是在移动线圈上设置固定的圆柱形永磁体，当信号电流输入线圈时，起电磁效应的作用，线圈产生和信号电流对应的轴向力，驱动直接与线圈的线圈运动连接，驱动力非常大。该线圈内置位移反馈传感器，因此，采用VCD驱动的DFplus液位计门基本上是闭环控制，线性度相当不错。DFplus液位计门的全面支撑是液位计芯与液位计体之间的配合面，大大降低了摩擦对控制质量的影响。与上述技术特性相结合，具有内置数字控制模块，DFplus液位计门控制性能，特别是在频率响应方面优越，可达400Hz。从发展趋势来看，一些行业的新型直动式电液伺服液位计已经取代了传统的伺服液位计，特别是喷嘴挡板伺服液位计的发展趋势，但其较大的问题是体积大，重量大，只适合于现场需要较低的工业伺服控制。如减轻其重量，缩小其尺寸，在航空，航天等军事工业中也具有很大的发展潜力。这大大降低了摩擦对控制质量的影响。与上述技术特性相结合，具有内置数字控制模块，DFplus液位计门控制性能，特别是在频率响应方面优越，可达400Hz。从发展趋势来看，一些行业的新型直动式电液伺服液位计已经取代了传统的伺服液位计，特别是喷嘴挡板伺服液位计的发展趋势，但其较大的问题是体积大，重量大，只适合于现场需要较低的工业伺服控制。如减轻其重量，缩小其尺寸，在航空，航天等军事工业中也具有很大的发展潜力。这大大降低了摩擦对控制质量的影响。与上述技术特性相结合，具有内置数字控制模块，DFplus液位计门控制性能，特别是在频率响应方面优越，可达400Hz。从发展趋势来看，一些行业的新型直动式电液伺服液位计已经取代了传统的伺服液位计，特别是喷嘴挡板伺服液位计的发展趋势，但其较大的问题是体积大，重量大，只适合于现场需要较低的工业伺服控制。如减轻其重量，缩小其尺寸，在航空，航天等军事工业中也具有很大的发展潜力。与上述技术特性相结合，具有内置数字控制模块，DFplus液位计门控制性能，特别是在频率响应方面优越，可达400Hz。从发展趋势来看，一些行业的新型直动式电液伺服液位计已经取代了传统的伺服液位计，特别是喷嘴挡板伺服液位计的发展趋势，但其较大的问题是体积大，重量大，只适合于现场需要较低的工业伺服控制。如减轻其重量，缩小其尺寸，在航空，航天等军事工业中也具有很大的发展潜力。与上述技术特性相结合，具有内置数字控制模块，DFplus液位计门控制性能，特别是在频率响应方面优越，可达400Hz。从发展趋势来看，一些行业的新型直动式电液伺服液位计已经取代了传统的伺服液位计，特别是喷嘴挡板伺服液位计的发展趋势，但其较大的问题是体积大，重量大，只适合于现场需要较低的工业伺服控制。如减轻其重量，缩小其尺寸，在航空，航天等军事工业中也具有很大的发展潜力。某些行业的新型直动式电液伺服液位计已经取代了传统的伺服液位计，特别是喷嘴挡板伺服液位计的发展趋势，但其较大的问题是体积大，重量大，仅适用于现场需要较低的工业伺服控制。如减轻其重量，缩小其尺寸，在航空，航天等军事工业中也具有很大的发展潜力。某些行业的新型直动式电液伺服液位计已经取代了传统的伺服液位计，特别是喷嘴挡板伺服液位计的发展趋势，但其较大的问题是体积大，重量大，仅适用于现场需要较低的工业伺服控制。如减轻其重量，缩小其尺寸，在航空，航天等军事工业中也具有很大的发展潜力。（相关推荐：电接点水位计）

    另外，近年来，新型伺服液位计驱动除了直接驱动力矩电机外，还出现了使用步进电机，伺服电机，新​​型电磁铁等驱动结构和轻液直接驱动伺服液位计的转换结构。这些新技术的应用不仅提高了伺服液位计的性能，而且为伺服液位计的发展思路，电液伺服液位计技术注入了新的活力。

5.新材料的使用

    目前在电液伺服液位计领域的应用开发新材料，主要是基于压电元件，超磁致伸缩材料和形状记忆合金的转炉研发。他们每个人都有自己的优秀特征。

5.1压电元件

    压电元件的特点是“压电效应”：在一定的电场作用下会产生尺寸变化，在一定范围内，变形与电场强度成正比。压电元件的主要材料为压电陶瓷（PZT），电致伸缩材料（PMN）等。典型的压电陶瓷材料是日本TOKIN公司的叠层压电伸缩陶瓷。PZT直动式伺服液位计的原理是：在液位计芯的两端通过球体连接两个多层压电元件。通过压电材料的压电效应产生伸缩驱动线轴运动。实现电 - 机械转换。PMN喷嘴挡板伺服液位计是设置在喷嘴与压电堆叠固定连接的挡板，由压电堆叠的延伸，挡板之间的收缩和喷嘴之间的间隙增加和减少，使液位计芯的两端压差驱动液位计芯移动。目前，压电机电转换器的发展相对成熟并得到了广泛的应用。它具有频率响应快的特点，伺服液位计带宽甚至可达数千赫兹，但存在滞后，易漂移等缺点，限制了电液伺服液位计中压电元件的进一步应用。挡板和喷嘴之间的间隙之间的收缩增加和减少，使得液位计芯的两端压差驱动液位计芯移动。目前，压电机电转换器的发展相对成熟并得到了广泛的应用。它具有频率响应快的特点，伺服液位计带宽甚至可达数千赫兹，但存在滞后，易漂移等缺点，限制了电液伺服液位计中压电元件的进一步应用。挡板和喷嘴之间的间隙之间的收缩增加和减少，使得液位计芯的两端压差驱动液位计芯移动。目前，压电机电转换器的发展相对成熟并得到了广泛的应用。它具有频率响应快的特点，伺服液位计带宽甚至可达数千赫兹，但存在滞后，易漂移等缺点，限制了电液伺服液位计中压电元件的进一步应用。

5.2超磁致伸缩材料

    与传统的磁致伸缩材料相比，超磁致伸缩材料（GMM）在磁场作用下产生更大的长度或体积变化。GMM转换器是使用GMM转换器开发的。GMM转换器与线轴连接。通过控制驱动线圈的电流，GMM被驱动并延伸以驱动线轴的位移以控制伺服液位计输出流量。与传统的伺服液位计相比，该液位计不仅具有高频响应的特点，而且具有精度高，结构紧凑的优点。从目前的情况来看，GMM材料与压电材料和传统的磁致伸缩材料相比具有应变大，能量密度高，响应速度快，输出力大等特点。

5.3形状记忆Slloy

    形状记忆合金（SMA）的特征在于形状记忆效应。在高温成形后，将其冷却至低温状态，并向其施加外力。一般金属在其弹性变形后会发生永久变形，而SMA被加热到一定温度以上就会恢复其原有的高温形状。具有其特性的伺服液位计是一个SMA执行器，它通过形状记忆合金缠绕在液位计芯的两端，通过加热和冷却驱动SMA执行器，使液位计芯两端的形状记忆合金伸长或收缩，驱动液位计芯动作移动，同时增加位置反馈，提高伺服液位计控制性能。从液位计门的情况来看，SMA变形，但其响应速度很慢，

    与传统伺服液位计相比，采用新型材料，电 - 机械变频器研制出伺服液位计，一般具有频率响应高，精度高，结构紧凑等特点。电液伺服液位计广泛应用于电液位置，速度，加速度，力伺服系统和伺服振动发生器。它具有体积小，结构紧凑，功率放大系数大，控制精度高，线性度好，死区小，灵敏度高，动态性能好，响应快等优点。目前的液压伺服控制技术已经能够将自动控制技术，液压技术和微电子有机结合，形成新一代伺服液位计产品。随着电子设备，控制策略

 

 

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