磁尺位置檢測裝置

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯磁尺位置檢測裝置 磁尺是一種精度較高的位置檢測裝置，它由磁性標尺、磁頭和檢測電路組成，該裝置方框圖如圖4-20所示。利用錄磁原理將肯定周期變化的方波、正弦波或脈沖電信號，用錄磁磁頭記錄在磁性標尺（或磁盤）的磁膜上，作為測量的基準。檢測時，用拾磁磁頭將磁性標尺上的磁信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過檢測電路處理后用以計量磁頭相對磁尺之間的位移量。磁尺按其結(jié)構(gòu)可分為直線磁尺和圓型磁尺，分別用于直線位移和角度位移的測量。磁性標尺制作簡潔、安裝調(diào)整便利，對使用環(huán)境的條件要求較低：如對四周電磁場的抗干擾力量較強，在油污、粉塵較多的場合下使用有較好的穩(wěn)定性。高精度的磁尺位置檢測裝置

2、可用于各種測量機、精密機床和數(shù)控機床?，F(xiàn)將其組成及工作原理分述如下。 圖1磁尺位置檢測裝置1.磁尺檢測裝置的結(jié)構(gòu) 磁性標尺（簡稱磁尺）是在非導(dǎo)磁材料如銅、不銹鋼、玻璃或其他合金材料的基體上，用涂敷、化學(xué)沉積或電鍍等方法加上一層1020m厚的硬磁性材料（如Ni-Co-P或Fe-Co合金），并在它的表面上錄制相等節(jié)距周期變化的磁信號。磁信號的節(jié)距一般為0.05mm，0.1mm，0.2mm，1mm。為了防止磁頭對磁性膜的磨損，通常在磁性膜上涂一層厚12m的耐磨塑料愛護層。磁尺按其基體外形不同可分為： 平面實體型磁尺，一般長度為600mm，超過此長度時，可用幾根對接起來使用。 帶狀磁尺，磁尺的基體為厚

3、0.2mm，寬70mm的磷青銅帶，磁帶張緊固定在有屏蔽的殼體內(nèi)，然后安裝在機床上。 線狀磁尺，其基體是2mm的青銅絲，線狀磁尺套裝在磁頭內(nèi)與磁頭同軸，因青銅絲的線膨脹系數(shù)大，所以長度不宜太長，一般小于1.5m。 圓型磁尺，做成磁盤或磁鼓外形，用于檢測角位移。 磁頭 圖2 磁頭結(jié)構(gòu)示意圖磁頭是進行磁-電轉(zhuǎn)換的變換器，它把反映空間位置的磁信號轉(zhuǎn)換為電信號輸送到檢測電路中去。一般錄音機上的磁頭輸出電壓幅值與磁通變化率成比例，屬于速度響應(yīng)型磁頭。依據(jù)數(shù)控機床的要求，為了在低速運動和靜止時也能進行位置檢測，必需采納磁通響應(yīng)型磁頭。這種磁頭用軟磁材料（如鈹莫合金）制成二次諧波調(diào)制器。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由

4、鐵芯、兩個產(chǎn)生磁通方向相反的激磁繞組和兩個串聯(lián)的拾磁繞組組成。將高頻激磁電流通入激磁繞組時，在磁頭上產(chǎn)生磁通，當磁頭靠近磁尺時，磁尺上的磁信號產(chǎn)生的磁通進入磁頭鐵芯，被高頻激磁電流產(chǎn)生的磁通1所調(diào)制。于是在拾磁線圈中感應(yīng)電壓為U。 式中，U0感應(yīng)電壓系數(shù)；磁尺磁化信號的節(jié)距； x磁頭相對于磁尺的位移；激磁電流的角頻率。為了辨別磁頭在磁尺上的移動方向，通常采納了間距為 的兩組磁頭（其中m為任意正整數(shù)）。如圖所示，i1 ，i2 為激磁電流，其輸出電壓分別為； U1和U2是相位相差90°的兩列脈沖。至于哪個導(dǎo)前，則取決于磁尺的移動方向。依據(jù)兩個磁頭輸出信號的超前或滯后，可確定其移動方向。

5、使用單個磁頭的輸出信號很小，為了提高輸出信號的幅值，同時降低對錄制的磁化信號正弦波形和節(jié)距誤差的要求，在實際使用時，常將幾個到幾十個磁頭以肯定的方式聯(lián)接起來，組成多間隙磁頭，如圖3所示。多間隙磁頭中的每一個磁頭都以相同的間距m/2配置，相鄰兩磁頭的輸出繞組反向串接。因此，輸出信號為各磁頭輸出信號的疊加。多間隙磁頭具有高精度、高辨別率、輸出電壓大等優(yōu)點。輸出電壓與磁頭數(shù)n成正比，例如當n=30，/2=5kHz時，輸出的峰值達數(shù)百毫伏，當/2=25kHz時，峰值高達1V左右。 圖3 多間隙磁頭 2.工作原理與檢測電路磁尺檢測是模擬測量，檢出信號是一模擬量，必需經(jīng)檢測電路處理變換，才能獲得表示位移量的脈沖信號。檢測線路包括激磁電路、信號濾波、放大、整形、倍頻、數(shù)字化等電路環(huán)節(jié)。依據(jù)激磁方式的不同，磁尺檢測也可分為鑒幅檢測和鑒相檢測兩種，鑒相檢測方式應(yīng)用較多。鑒相檢測的辨別率可以大大高于錄磁節(jié)距，可通過提高內(nèi)插脈沖頻率以提高系統(tǒng)的辨別率。鑒相檢測的原理如圖4所示，兩個磁頭、的激電流，由分頻、濾波和功放后獲得，磁頭移動距離x后的輸出電壓為 ；在求和電路中相加，則得磁頭總輸出電壓為由上式可知，合成輸出電壓U 的幅值恒定，而相位隨磁頭與磁尺的相對位置x變化而變。其輸出信號與旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器的讀取繞組中取出的信號相像，所以其檢測電路也相同?？傒敵鲭妷篣經(jīng)帶通濾波器、限幅、