磁柵式傳感器實用教案

1、1磁柵傳感器的工作原理磁柵傳感器的工作原理 2磁柵式傳感器應(yīng)用磁柵式傳感器應(yīng)用3磁柵式傳感器結(jié)構(gòu)磁柵式傳感器結(jié)構(gòu)(jigu)和分類和分類第1頁/共21頁第一頁，共22頁。一、磁柵式傳感器結(jié)構(gòu)(jigu)和分類 磁柵式傳感器主要由磁柵(簡稱磁尺)和磁頭兩部分組成。磁柵上刻有等間距的磁信號，它是利用磁帶錄音的原理將等節(jié)距的周期變化的信號（正弦波或者矩形波）用錄磁的方法記錄在磁性尺子或者圓盤上而制成的。 磁柵位移傳感器工作時，磁頭相對于磁柵有一定的相對位置，通過讀取磁柵的輸入輸出感應(yīng)(gnyng)電動勢相位差即可把磁柵上的磁信號讀出來，這樣就把被測位移轉(zhuǎn)換成電信號。 第2頁/共21頁第二頁，共22頁

2、。1磁柵的組成(z chn) 磁柵傳感器是由磁柵（磁尺）、磁頭、檢測(jin c)電路組成。 1磁尺；2尺基；3磁性(cxng)薄膜；4鐵心；5磁頭第3頁/共21頁第三頁，共22頁。磁柵的外形(wi xn)及結(jié)構(gòu)圖磁尺靜態(tài)磁頭接信號處理電路固定孔第4頁/共21頁第四頁，共22頁。2磁柵的類型(lixng)長磁柵圓磁柵（測量(cling)直線位移）（測量(cling)角位移）尺形帶形同軸形第5頁/共21頁第五頁，共22頁。1磁頭(ctu) 2磁柵 3屏蔽罩 4基座 5軟墊圓磁柵第6頁/共21頁第六頁，共22頁。磁尺磁柵外觀(wigun)圖磁頭(ctu)第7頁/共21頁第七頁，共22頁。磁 頭 與

3、磁 尺 相對 運 動時 的 輸出(shch)波形二、磁柵傳感器的工作(gngzu)原理 1 1基本工作基本工作(gngzu)(gngzu)原理原理磁柵傳感器工作原理動畫演示第8頁/共21頁第八頁，共22頁。磁柵傳感器由磁柵（簡稱磁尺）、 磁頭和檢測電路組成。 磁尺是用非導磁性材料做尺基， 在 尺 基 的 上 面 鍍 一 層 均 勻(jnyn)的磁性薄膜， 然后錄上一定波長的磁信號而制成的。 磁信號的波長（周期）又稱節(jié)距， 用W表示。 磁信號的極性是首尾相接， 在N、 N重疊處為正的最強， 在S、S重疊處為負的最強。 磁尺的斷面和磁化圖形如圖所示。 1 1基本基本(jbn)(jbn)工作原理工作

4、原理磁柵傳感器示意圖第9頁/共21頁第九頁，共22頁。這里以靜態(tài)磁頭為例，簡要說明磁柵傳感器的工作原理。 靜態(tài)磁頭的結(jié)構(gòu)如上圖所示，它有兩組繞組N1和N2。其中， N1為勵磁繞組，N2為感應(yīng)輸出繞組。在勵磁繞組中通入交變的勵磁電流，一般頻率為5 kHz或25 kHz， 幅值約為200 mA。 勵磁電流使磁芯的可飽和部分（截面較?。┰诿恐芷趦?nèi)發(fā)生兩次磁飽和。磁飽和時磁芯的磁阻很大，磁柵上的漏磁通不能通過(tnggu)鐵芯，輸出繞組不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。只有在勵磁電流每周兩次過零時，可飽和磁芯才能導磁，磁柵上的漏磁通使輸出繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e。可見感應(yīng)電動勢的頻率為勵磁電流頻率的兩倍，而e的包絡(luò)線反映

5、了磁頭與磁尺的位置關(guān)系，其幅值與磁柵到磁芯漏磁通的大小成正比。 1 1基本工作基本工作(gngzu)(gngzu)原理原理磁頭輸出的電勢(dinsh)信號經(jīng)檢波，保留其基波成分，可用下式表示：2cossinmxEEtW Em感應(yīng)電勢的幅值 W磁柵信號的節(jié)距 x機械位移量 第10頁/共21頁第十頁，共22頁。2 2信號處理信號處理(xn ho ch l)(xn ho ch l)方式方式 當兩只磁頭勵磁線圈(xinqun)加上同一勵磁電流時，兩磁頭輸出繞組的輸出信號為：tWxEEmsin2cos1tWxEEmsin2sin2Wx2xWx2式中： 機械(jxi)位移相角， 第11頁/共21頁第十一頁

6、，共22頁。雙磁頭(ctu)結(jié)構(gòu) 雙磁頭是為了識別磁柵的移動方向而設(shè)置(shzh)的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。兩磁頭按(m14)配置（m為正整數(shù)），它們的輸出電壓分別是U1、U2。2 2信號處理信號處理(xn ho ch l)(xn ho ch l)方式方式 第12頁/共21頁第十二頁，共22頁。 為增大輸出(shch)，實際使用時常采用多間隙磁頭。多間隙磁頭的輸出(shch)是許多個間隙磁頭所取得信號的平均值，有平均效應(yīng)作用，因而可提高測量精度。 雙磁頭(ctu)結(jié)構(gòu) 2 2信號處理信號處理(xn ho ch l)(xn ho ch l)方式方式 第13頁/共21頁第十三頁，共22頁。鑒相處理方式就

7、是利用輸出信號的相位大小來反映磁頭(ctu)的位移量或與磁尺的相對位置的處理方式。將第二個磁頭(ctu)的電壓讀出信號移相900，兩磁頭(ctu)的輸出信號則變?yōu)椋?將兩路輸出(shch)相加，則獲得總輸出(shch)： tWxEEmsin2cos1tWxEEmcos2sin2)2sin(WxtEEm（1 1）鑒相方式）鑒相方式(fngsh) (fngsh) 第14頁/共21頁第十四頁，共22頁。鑒相型磁柵傳感器的原理(yunl)框圖 第15頁/共21頁第十五頁，共22頁。 利用輸出信號的幅值大小來反映磁頭的位移量或與磁尺的相對位置的信號處理方式。經(jīng)檢波器去掉高頻(o pn)載波后可得 ： （

8、2 2）鑒幅方式）鑒幅方式(fngsh) (fngsh) WxEEm2cos1 WxEEm2sin2 與光柵(gungshn)的信號辨向、細分一致。第16頁/共21頁第十六頁，共22頁。鑒幅型磁柵傳感器的原理(yunl)框圖 第17頁/共21頁第十七頁，共22頁。1磁柵測量(cling)系統(tǒng)三、磁柵式傳感器應(yīng)用(yngyng)第18頁/共21頁第十八頁，共22頁。磁柵在磨床測長系統(tǒng)(xtng)中的應(yīng)用磁尺2應(yīng)用(yngyng)實例第19頁/共21頁第十九頁，共22頁。第20頁/共21頁第二十頁，共22頁。感謝您的觀看(gunkn)！第21頁/共21頁第二十一頁，共22頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)1。磁柵傳感器是由磁柵（磁尺）、磁頭、檢測電路組成。磁飽和時磁芯的磁阻很大，磁柵上的漏磁通不能通過鐵芯，輸出繞組不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。只有在勵磁(l c)電流每周兩次過零時，可飽和磁芯才能導磁，磁