模塊2——位移與位置檢測(cè).

1、模塊模塊2 位移與位置檢測(cè)位移與位置檢測(cè)主要內(nèi)容：?jiǎn)卧? 電位器式位移檢測(cè)單元2 電感式位移檢測(cè)單元3 光柵式位移檢測(cè)單元4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 位移測(cè)量分為線位移及角位移測(cè)量。根據(jù)線位移的測(cè)量范圍可分為常規(guī)尺寸（常規(guī)位移：1mm1m）、大尺寸（大位移：大于1m）和微小尺寸測(cè)量（微位移：小于1mm）。就測(cè)量而言，線位移測(cè)量與尺寸測(cè)量實(shí)質(zhì)是一樣的，尺寸測(cè)量所采用的方法、傳感器和儀器大多能用于線位移的測(cè)量。 位置檢測(cè)在工業(yè)自動(dòng)化控制、航天、航海技術(shù)、日常生活中都有廣泛的應(yīng)用，接近開(kāi)關(guān)是位置檢測(cè)的常用傳感器。在安全防盜方面，如倉(cāng)庫(kù)、物業(yè)、博物館、金庫(kù)等重要場(chǎng)所都裝有各式各樣的接近開(kāi)關(guān)；在一般工業(yè)

2、生產(chǎn)自動(dòng)控制中，大都采用渦流式或電容式接近開(kāi)關(guān)；在環(huán)境比較好的場(chǎng)合，可采用光電式接近開(kāi)關(guān)；在防盜系統(tǒng)中，大都使用紅外熱釋電接近開(kāi)關(guān)、超聲波接近開(kāi)關(guān)和微波接近開(kāi)關(guān)。有時(shí)為了提高識(shí)別的可靠性，幾種接近開(kāi)關(guān)可以復(fù)合使用。 模塊模塊2 2 位移與位置檢測(cè)位移與位置檢測(cè) 【引導(dǎo)語(yǔ)引導(dǎo)語(yǔ)】 1線位移與角位移 位移測(cè)量分為線位移及角位移測(cè)量。2位移測(cè)量方法和特點(diǎn) 位移測(cè)量通過(guò)位移測(cè)量?jī)x表來(lái)完成測(cè)量的，它由位移傳感器、測(cè)量電路和顯示器等部分組成。位移傳感器按輸出信號(hào)的類(lèi)型可分為模擬式位移傳感器和數(shù)字式位移傳感器兩類(lèi)。小位移和微小位移通常用電位器式、應(yīng)變式、電感式、電容式、霍爾式等傳感器來(lái)檢測(cè)，大位移通常用光柵

3、式、光電編碼器式、磁柵式、容柵式、感應(yīng)同步器式等傳感技術(shù)來(lái)測(cè)量。3位置檢測(cè)的基本概念 位置是指物體所處空間的地點(diǎn)，而位移是指一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位置變化。位置檢測(cè)的重要器件是位置傳感器，能感受被測(cè)物的位置并轉(zhuǎn)換成有用輸出信號(hào)的傳感器。位置傳感器有接觸開(kāi)關(guān)式和接近開(kāi)關(guān)式（非接觸式）兩種。 模塊模塊2 2 位移與位置檢測(cè)位移與位置檢測(cè) 【背景知識(shí)背景知識(shí)】 模塊模塊2 2 位移與位置檢測(cè)位移與位置檢測(cè) 常用線位移傳感器及其性能特點(diǎn)【背景知識(shí)背景知識(shí)】 模塊模塊2 2 位移與位置檢測(cè)位移與位置檢測(cè) 常用線位移傳感器及其性能特點(diǎn)（續(xù)）【背景知識(shí)背景知識(shí)】 在生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)位移測(cè)量的要求是各種各樣的，可

4、以是大位移、小位移、微小位移；可以要求測(cè)量精度高或者一般；也可以要求位移速度很快或者較慢。所以，位移測(cè)量的要求差異很大。 注射機(jī)的注塑與鎖合模行程控制對(duì)一臺(tái)注塑機(jī)的表現(xiàn)和產(chǎn)品精度發(fā)揮了決定性的作用。近年來(lái)，舊有的機(jī)械手動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)被現(xiàn)代化的數(shù)字自動(dòng)測(cè)量控制系統(tǒng)取代。電氣化測(cè)量不但提高了精度，而且還可以利用現(xiàn)場(chǎng)總線科技作通訊以提升處理速度，這已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于電位器式位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出信號(hào)大、使用方便、價(jià)格低廉、測(cè)量位移范圍適中、測(cè)量精度尚可、動(dòng)態(tài)響應(yīng)一般等特點(diǎn)，因而被大量的用于普通機(jī)械、注塑機(jī)等行程測(cè)量與控制中。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題引入問(wèn)題引入】

5、單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題引入問(wèn)題引入】 1電位器式位移傳感器的工作原理 電位器是一種常用的電子元件，廣泛應(yīng)用于各種電器和電子設(shè)備中。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 空載特性xKxlRRRxxKxlUUUiOKR靈敏度空載電壓2電位器式位移傳感器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型（1）電位器式位移傳感器的結(jié)構(gòu) 電位器式位移傳感器由電阻元件、電刷、骨架等組成。其形式有直滑式和旋轉(zhuǎn)式，旋轉(zhuǎn)式有單圈和多圈兩種。電刷由觸頭、臂、導(dǎo)向及軸承等裝置組成；觸頭常用銀、鉑銥、鉑銠等金屬；電刷臂用磷青銅等彈性較好的材料；骨架常用陶瓷、酚醛樹(shù)脂及工程塑料等絕緣材料。（

6、2）電位器式位移傳感器的類(lèi)型 根據(jù)測(cè)量類(lèi)型分類(lèi) 直線式電位器傳感器和旋轉(zhuǎn)式電位器傳感器。 根據(jù)使用的材質(zhì)分類(lèi) 繞線電位器和非線繞式電位器，非線繞式電位器有合成膜電位器、金屬膜電位器、導(dǎo)電塑料電位器、金屬玻璃鈾電位器、光電式電位器等。 根據(jù)使用場(chǎng)合分類(lèi) KTC、KTF、KPC、KPM、KTM、KTR等。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2電位器式位移傳感器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 電位器位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖1-骨架；2-電刷；3-電阻絲；轉(zhuǎn)軸；5-接線端子3各種材質(zhì)電位器式位移傳感器的特點(diǎn)（1）線繞電位器

7、 線繞電位器電阻元件由康銅絲、鉑銥合金及卡瑪絲等電阻絲繞制，因而能承受較高的溫度，常被制成功率型電位器，其額定功率范圍一般為0.2550W，阻值范圍為100100k。線繞電位器的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；缺點(diǎn)是分辨率低。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 （2）非線繞電位器 合成膜電位器 合成膜電位器的電阻體是用具有某一電阻值的懸浮液噴涂在絕緣骨架上形成電阻膜而制成的。其優(yōu)點(diǎn)是分辨率較高，阻值范圍很寬（1004.7 M），耐磨性較好，工藝簡(jiǎn)單，成本低，線性度好等；主要缺點(diǎn)是接觸電阻大，功率不夠大，容易吸潮，噪聲較大等。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位

8、器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 （2）非線繞電位器 金屬膜電位器 由合金、金屬或金屬氧化物等材料通過(guò)真空濺射或電鍍方法，在瓷基體上沉積一層薄膜而制成。具有無(wú)限分辨力，接觸電阻很小，耐熱性好，滿(mǎn)負(fù)荷達(dá)70。與線繞電位器相比，它的分布電容和分布電感很小，特別適合在高頻條件下使用。缺點(diǎn)是耐磨性較差，阻值范圍窄。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 （2）非線繞電位器 導(dǎo)電塑料電位器 由塑料粉及導(dǎo)電材料的粉料經(jīng)塑壓而成的。耐磨性很好，使用壽命較長(zhǎng)，允許電刷的接觸壓力很大，在振動(dòng)、沖擊等惡劣環(huán)境下仍能可靠工作。此外，它的分辨率較高，線性度較好，阻值范圍大，能承受較大

9、的功率。導(dǎo)電塑料電位器的缺點(diǎn)是阻值易受濕度影響，故精度不高。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 （2）非線繞電位器 導(dǎo)電玻璃釉電位器 又稱(chēng)金屬陶瓷電位器，以合金、金屬氧化物或難溶化合物等為導(dǎo)電材料，以玻璃釉粉為粘合劑，混合燒結(jié)在陶瓷或玻璃基體上制成的。耐高溫性、耐磨性好，有較寬的阻值范圍，電阻濕度系數(shù)小且抗?jié)裥詮?qiáng)。缺點(diǎn)是接觸電阻變化大、噪聲大、不易保證測(cè)量的高精度。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 （2）非線繞電位器 光電電位器 非接觸電位器，采用光束代替電刷。光束在電阻帶、光電導(dǎo)層上移動(dòng)時(shí)，光電導(dǎo)層受到光束激發(fā)，使電阻

10、帶和集電帶導(dǎo)通，在負(fù)載電阻兩端便有電壓輸出。特點(diǎn)是阻值范圍寬、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)、分辨率高。缺點(diǎn)是不能輸出大電流，測(cè)量電路復(fù)雜。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電電位器示意圖l-光電導(dǎo)層；2-基體；3-電阻帶；4-窄光束；5-集電帶注意：注意： 對(duì)于線繞式電位計(jì)，其電阻和電壓輸出空載特性并不是理想直線，而是呈階梯狀，稱(chēng)為階梯特性。 通過(guò)階梯中點(diǎn)的直線是理論特性線，階梯特性在其上下波動(dòng)，這種輸出誤差稱(chēng)為階梯誤差，該誤差是一種原理誤差。 階梯特性限制了線繞電位計(jì)的精度和分辨率。 非線性電位計(jì)最大階梯誤差發(fā)生在特性曲線斜率最高處。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)

11、電位器式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2電位器式位移傳感器的使用要求（1）供電電壓要穩(wěn)定（2）防止靜電干擾 （3）不能接錯(cuò)三條線 1、3線是電源線，2是輸出線，除電源線（1、3線）可以調(diào)換外，2線只能是輸出線。上述線一旦接錯(cuò)，將出現(xiàn)線性誤差大，出現(xiàn)控制非常困難，控制精度差，容易顯示跳動(dòng)等現(xiàn)象。（4）電源容量要充足 （5）安裝對(duì)中性要好 角度容許12誤差，平行度容許0.5mm。（6）防止短路 （7）避免老化單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 【案例1 】 電子油門(mén)控制 電子油門(mén)控制系統(tǒng)主要由油門(mén)踏板、踏板電位器角位移傳感器、ECU（電控單元）、數(shù)據(jù)總線、伺服

12、電動(dòng)機(jī)和節(jié)氣門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。 位移傳感器安裝在油門(mén)踏板內(nèi)部，隨時(shí)檢測(cè)油門(mén)踏板的位置。當(dāng)檢測(cè)到油門(mén)踏板高度位置有變化時(shí)，會(huì)瞬間將此信息送往ECU，ECU對(duì)信息進(jìn)行運(yùn)算處理，產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 通過(guò)ECU來(lái)調(diào)整節(jié)氣門(mén)，電子油門(mén)系統(tǒng)可以設(shè)置各種功能來(lái)改善駕駛的安全性、舒適性、油耗及尾氣排放質(zhì)量。單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 電子油門(mén)控制系統(tǒng)【案例2 】 電位器式壓力傳感器 線繞電位器式壓力傳感器是利用彈性元件（如彈簧管、膜片或膜盒）把被測(cè)的壓力變換為彈性元件的位移，并使此位移變?yōu)殡娝⒂|點(diǎn)的移動(dòng)，從而引起輸出電壓或電流相應(yīng)的變化。

13、單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 YCD-150型遠(yuǎn)程壓力傳感器原理圖1-電位器；2-電刷；3-輸出端子【案例2 】 電位器式壓力傳感器 YCD-150型遠(yuǎn)程壓力表由一個(gè)彈簧管和線繞電位器組成。被測(cè)壓力變化時(shí)，彈簧管自由端移動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)壓力表指針轉(zhuǎn)動(dòng)和電刷在線繞電位器上滑動(dòng)，從而將被測(cè)壓力值轉(zhuǎn)換為電阻變化，輸出與被測(cè)壓力成正比的電壓信號(hào)。 單元單元1 1 電位器式位移檢測(cè)電位器式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 膜盒電位器式壓力傳感器原理圖1-杠桿；2-電位器；3-膜盒 印刷紙幣時(shí)使用了能感覺(jué)磁性的特殊磁性油墨，在檢測(cè)器的磁場(chǎng)中放置磁阻元件，那么隨

14、著紙幣的移動(dòng)磁阻元件的阻值依次發(fā)生變化，產(chǎn)生了輸出波形的變化，這就是假幣檢測(cè)器的原理。這里檢測(cè)器產(chǎn)生的磁阻變化就是電感量的變化，可見(jiàn)運(yùn)用檢測(cè)電感量的變化來(lái)檢測(cè)位移量也是可行的。 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】1電感式位移傳感器簡(jiǎn)述 電感式位移檢測(cè)是利用線圈的自感、互感或阻抗的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量檢測(cè)的一種傳感器裝置。電感式位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率好和測(cè)量精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)是響應(yīng)較慢，不宜作快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。它應(yīng)用很廣，可用來(lái)測(cè)位移、壓力、振動(dòng)等參數(shù)。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題引入問(wèn)題引入】 電感式位移傳感器可分為自感式、互感式、電渦流式三大類(lèi)。 電感式位移傳感器通常

15、指自感式傳感器，而互感式傳感器，則由于它利用了變壓器原理，又往往做成差動(dòng)形式，故常稱(chēng)為差動(dòng)變壓器式位移傳感器。 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 自感式把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為線圈的自感變化電渦流式把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為線圈的阻抗變化互感式把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換為線圈間的互感變化單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 變面積自感式電感傳感器變間隙自感式電感傳感器2差動(dòng)變壓器式位移傳感器的工作原理 差動(dòng)變壓器主要由一個(gè)線框和一個(gè)鐵心組成。在線框上繞有一組初級(jí)線圈作輸入線圈（或稱(chēng)一次側(cè)線圈）。在同一線框上另繞兩組完全對(duì)稱(chēng)的初級(jí)線圈作輸出線圈（或稱(chēng)二次側(cè)

16、線圈），它們反向串聯(lián)組成差動(dòng)輸出形式。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 差動(dòng)變壓器原理圖差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖1初級(jí)線圈 2次級(jí)線圈 3銜鐵 4測(cè)桿單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 差分變壓器【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 差分變壓器輸出特性 1理想特性 2實(shí)際特性 問(wèn)題：零點(diǎn)殘余電壓E0超過(guò)一定范圍為非 線性單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 把鐵芯位移量轉(zhuǎn)換成初級(jí)線圈及次級(jí)線圈互感系數(shù)的變化，圖中M1、M2與位移x有關(guān)。當(dāng)位移 x 很小時(shí)：Uo=k |x | （無(wú)法判別位移方向） 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè)

17、 減小零殘電壓的方法： 提高對(duì)稱(chēng)性；減少電源諧波成分；使銜鐵工作在磁化線性區(qū)；采用電路補(bǔ)償?shù)?。產(chǎn)生零殘電壓的主要原因：結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)；存在寄生參數(shù)；電源有高次諧波；磁路的磁化曲線非線性?！締?wèn)題分析問(wèn)題分析】 3差動(dòng)變壓器式位移傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 差動(dòng)變壓器的電壓是交流電壓，它與銜鐵位移成正比，但無(wú)法反映銜鐵的移動(dòng)方向，需測(cè)量電路予以解決。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 差分相敏檢波電路差分整流電路常用測(cè)量轉(zhuǎn)換電路全波電流輸出型電流輸出型電壓輸出型差分整流電路半波電流輸出型全波電壓輸出型半波電壓輸出型 差分變壓器對(duì)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的要求為：判別銜鐵位移方向及大??；消

18、除零點(diǎn)殘余電壓。 以全波電流輸出型差分整流電路為例說(shuō)明其工作原理：（1）鐵芯在中心位置時(shí)：U21=U22 Uac=Uda 可調(diào)節(jié)R1=R2 使 ImA=I1I2=0全波電流輸出型差分整流電路mAcabdR1R2若u21u22 則UacUda 調(diào)節(jié)RP有R1R2 使 ImA=I1I2=0I1I2消除了零點(diǎn)殘余電壓?jiǎn)卧獑卧? 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 （2）鐵芯上移（u21u22）： UacUda 則ImA=I1I20 （3）鐵芯下移(u21u22)： UacUda 則ImA=I1I20 判別了位移方向和大小半波電流輸出型差分整流電路同理可得。半波電流輸出型差分整流電

19、路結(jié)論：可消除零點(diǎn)殘余電壓，可 判別了位移方向和大小。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 電壓輸出差分整流電路單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 1電感式位移傳感器的特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器無(wú)活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長(zhǎng)。（2）靈敏度和分辨力高，能測(cè)出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。（3）線性度和重復(fù)性都比較好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá)0.05%0.1%。同時(shí)，這種傳感

20、器能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛被采用。但是它具有頻率響應(yīng)較低、不宜快速動(dòng)態(tài)測(cè)控等缺點(diǎn)。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 2差動(dòng)變壓器式位移傳感器的基本特性 （1）靈敏度 差動(dòng)變壓器的靈敏度是指差動(dòng)變壓器在單位電壓勵(lì)磁下，鐵心移動(dòng)一單位距離時(shí)的輸出電壓，以mV/（mmV）表示。一般差動(dòng)變壓器的靈敏度大于50mV/（mmV）。為了獲得高的靈敏度，在不使一次側(cè)線圈過(guò)熱的情況下，盡量提高勵(lì)磁電壓，電源頻率以400Hz10kHz為佳。此外，還可以提高線圈的Q值；選用導(dǎo)磁性能好、鐵損小、渦流損耗小的導(dǎo)磁材料等等。 （2）線性范圍 理

21、想的差動(dòng)變壓器輸出電壓應(yīng)與銜鐵位移成線性關(guān)系，實(shí)際上由于銜鐵的直徑、長(zhǎng)度、材質(zhì)和線圈骨架的形狀、大小的不同等均對(duì)線性有直接影響。差動(dòng)變壓器一般線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/101/4。由于差動(dòng)變壓器中間部分磁場(chǎng)是均勻的且較強(qiáng)，所以只有中間部分線性較好。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例1】 差動(dòng)變壓器式壓力變送器 膜盒將壓力轉(zhuǎn)變成自由端位移，使銜鐵向上移動(dòng)，在差動(dòng)變壓器的二次側(cè)線圈中產(chǎn)生電壓輸出，經(jīng)過(guò)處理后顯示 。YST-1型差動(dòng)壓力變送器1接頭；2膜盒；3導(dǎo)線；4印刷線路板；5差動(dòng)線圈；6銜鐵；7電源變壓器；8罩殼；9指示燈；10安裝座；11底座單元單

22、元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例1】 差動(dòng)變壓器式壓力變送器差動(dòng)變壓器式壓力變送器的另外兩種結(jié)構(gòu)（a）彈簧管式（b）波紋膜片式單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例2】電感式位移檢測(cè)在滾珠直徑自動(dòng)分選機(jī)的應(yīng)用 1軸承滾珠直徑自動(dòng)分選的要求 滾柱的標(biāo)稱(chēng)直徑為10.000mm，允許公差范圍為3m，超出公差范圍均予以剔除。 在公差范圍內(nèi)，滾柱的直徑從9.99710.003mm，分為AG共7個(gè)等級(jí)，分別落入對(duì)應(yīng)的7個(gè)料箱中。 滾柱的分選速度為60個(gè)min，分選結(jié)果在LCD屏上顯示。2軸承滾珠直徑自動(dòng)分選的基本工作原理 滾柱的推動(dòng)與

23、定位 氣缸的控制 軸承滾珠直徑自動(dòng)檢測(cè) 落料箱翻板的控制單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例2】電感式位移檢測(cè)在滾珠直徑自動(dòng)分選機(jī)的應(yīng)用 1-氣缸；2-活塞；3-推桿；4-被測(cè)滾珠；5-落料管；6-電感測(cè)微儀；7-鎢鋼側(cè)頭8-限位擋板；9-電磁翻板；10-滾珠的公差分布；11-落料箱；12氣源處理三聯(lián)件單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 其他應(yīng)用鋼板厚度的測(cè)量單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 其他應(yīng)用單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐項(xiàng)目】 差動(dòng)變壓器式位移傳感器的

24、調(diào)試 1項(xiàng)目要求 了解差動(dòng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)；掌握差動(dòng)變壓器的調(diào)試方法；掌握差動(dòng)變壓器及其差動(dòng)整流電路的工作原理。2設(shè)備與工具 差動(dòng)變壓器式位移傳感器（如WY-5D位移傳感器）一個(gè)；螺旋測(cè)微儀一臺(tái)；正弦信號(hào)發(fā)生器（Uo = 05V，f = l kHz）一臺(tái)；差動(dòng)整流電路板一塊；數(shù)字式電壓表一塊。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐項(xiàng)目】 3項(xiàng)目?jī)?nèi)容 工作原理圖：采用全波電壓輸出型差動(dòng)整流電路，當(dāng)鐵心處于中間位置時(shí)，經(jīng)整流后的輸出直流電壓方向相反，大小相等，輸出電壓為零。鐵心移動(dòng)時(shí)，副邊兩線圈的感應(yīng)電壓不同，輸出就不為零。輸出電壓的大小和正負(fù)，反映位移的大小和方向。4操作步

25、驟（1）將螺旋測(cè)微儀用兩只螺母固定在如圖所示的支架上并將鐵心插入傳感器螺線管內(nèi)。（2）按圖接線。（3）系統(tǒng)零位、滿(mǎn)度調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)調(diào)零：調(diào)RP基本位于中間位置。旋動(dòng)測(cè)微儀，使鐵心基本位于機(jī)械零點(diǎn)（兩線圈中間）。調(diào)RP使輸出電壓為零。單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐項(xiàng)目】 系統(tǒng)調(diào)滿(mǎn)：旋動(dòng)測(cè)微儀，使鐵心上移（或下移）5mm（滿(mǎn)量程值），調(diào)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓，使表頭指示200mV（相當(dāng)于200mV擋的滿(mǎn)量程值）。 微調(diào)：重復(fù)步驟、。差動(dòng)變壓器式位移傳感器工作原理圖安裝示意圖單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流式位移傳感器特點(diǎn)：頻率響應(yīng)寬

26、、體積小等；可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量；靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)。電渦流探雷器電渦流探雷器 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流式位移傳感器工作原理電渦流線圈與金屬板的距離x 減小電渦流線圈的等效電感L 減小、等效電阻R 增大XL 的變化比 R的變化大得多流過(guò)電渦流線圈的電流 i1 增大。 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流效應(yīng)等效電路原理示意圖單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流探頭外形單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)1線圈 2線圈管

27、架 3殼體 4輸出電纜 5接插件 6瓷罩單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 定量測(cè)量： 金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素（探傷）、距離、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、壓力等。 定性測(cè)量： 開(kāi)關(guān)、報(bào)警、金屬探測(cè)等。 電渦流式傳感器的應(yīng)用 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 厚度測(cè)量 高頻反射低頻透射單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流涂層厚度儀 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 測(cè)量前，可先用電渦流測(cè)厚儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出“厚度輸出”電壓的標(biāo)定曲線，以

28、便測(cè)量時(shí)對(duì)照。位移測(cè)量單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 振幅測(cè)量單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 偏心和振動(dòng)檢測(cè)單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 轉(zhuǎn)速測(cè)量 轉(zhuǎn)速測(cè)量類(lèi)型1傳感器 2被測(cè)體單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n（單位為（單位為r/minr/min）的計(jì)算公式為）的計(jì)算公式為60fnz電渦流傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流表面探傷 手持式裂紋測(cè)量?jī)x油管探傷單元單元2 2 電感式位移檢

29、測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 汽輪機(jī)葉片測(cè)試渦流探傷儀電渦流傳感器探傷原理單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 電渦流傳感器金屬零件計(jì)數(shù)單元單元2 2 電感式位移檢測(cè)電感式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題引入問(wèn)題引入】 數(shù)控加工設(shè)備可完成自動(dòng)更換刀具、精確定位加工等功能，而其對(duì)位移檢測(cè)提出了更高的要求。數(shù)字式位移檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)解決了生產(chǎn)上對(duì)測(cè)量提出了大尺寸、數(shù)字化、高精度、高效益和高可靠性等一系列要求，適應(yīng)了當(dāng)前生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的

30、需要。 常用的數(shù)字式位移檢測(cè)有光柵式位移檢測(cè)、光電編碼器式位移檢測(cè)、磁柵式位移檢測(cè)、感應(yīng)同步器式位移檢測(cè)、容柵式位移檢測(cè)等。 光柵式傳感器是光電式傳感器的特殊應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單測(cè)量精度高易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化等。單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 1光柵的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型 光柵主要由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。 光柵主要由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分構(gòu)成。 光柵讀數(shù)頭包括： 光源、透鏡、指示光柵、光電接收元件、驅(qū)動(dòng)電路。a+b=W稱(chēng)為光柵的柵距（或光柵常數(shù)）通常情況下，a=b=W/2 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光柵尺單

31、元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光柵讀數(shù)頭圓光柵示意圖 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光柵傳感器實(shí)物圖掃描頭（與移動(dòng)部件固定）光柵尺可移動(dòng)電纜單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 直線型莫爾條紋單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2.光柵的基本工作原理 光柵是利用莫爾條紋現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。莫爾條紋是指兩塊光柵疊合時(shí)，出現(xiàn)光的明暗相間的條紋。 圓光柵圓弧形莫爾條紋單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2.光柵的基本工作原理單元單元3

32、3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2.光柵的基本工作原理圓光柵環(huán)形莫爾條紋2tantan橫向莫爾條紋的斜率莫爾條紋間距2sin2sin22HBCWWBAB莫爾條紋的寬度BH由光柵常數(shù)與光柵夾角決定 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光柵位移與輸出電壓的關(guān)系單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 莫爾條紋的特點(diǎn)莫爾條紋的特點(diǎn)消除光柵刻線的不均勻誤差消除光柵刻線的不均勻誤差 光柵尺的刻線非常密集，光電光柵尺的刻線非常密集，光電元件接收到的莫爾條紋所

33、對(duì)應(yīng)的明暗信號(hào)，是一個(gè)區(qū)域內(nèi)許多元件接收到的莫爾條紋所對(duì)應(yīng)的明暗信號(hào)，是一個(gè)區(qū)域內(nèi)許多刻線的綜合結(jié)果。因此它對(duì)光柵尺的柵距誤差有平均效應(yīng)?？叹€的綜合結(jié)果。因此它對(duì)光柵尺的柵距誤差有平均效應(yīng)。位移的放大特性位移的放大特性 莫爾條紋間距莫爾條紋間距B是放大了的光柵柵距是放大了的光柵柵距W的的1/倍（倍（是標(biāo)尺光柵與指示光柵刻線的夾角，是標(biāo)尺光柵與指示光柵刻線的夾角，1）。）。移動(dòng)特性移動(dòng)特性 光柵移動(dòng)一個(gè)柵距光柵移動(dòng)一個(gè)柵距W，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)間距，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)間距B。標(biāo)尺光柵相對(duì)指示光柵的轉(zhuǎn)角方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较驎r(shí)，主光柵向標(biāo)尺光柵相對(duì)指示光柵的轉(zhuǎn)角方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较驎r(shí)，主光柵向左移動(dòng)，則莫爾條紋

34、向下移；主光柵向右移動(dòng)，莫爾條紋向上左移動(dòng)，則莫爾條紋向下移；主光柵向右移動(dòng)，莫爾條紋向上移動(dòng)。移動(dòng)。光強(qiáng)與位置關(guān)系光強(qiáng)與位置關(guān)系 兩塊光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，從固定點(diǎn)觀察到莫兩塊光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，從固定點(diǎn)觀察到莫爾條紋光強(qiáng)的變化近似為正余弦波形變化。爾條紋光強(qiáng)的變化近似為正余弦波形變化。單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 辨向原理辨向原理 利用兩個(gè)光電元件接收信號(hào)的相位差判定位移方向。利用兩個(gè)光電元件接收信號(hào)的相位差判定位移方向。單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 辨向原理辨向電路辨向電路可逆計(jì)數(shù)器+-測(cè)量波形單元單元3 3 光柵式位移檢

35、測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 辨向原理正向移動(dòng)時(shí)單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 辨向原理反向移動(dòng)時(shí)單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 細(xì)分技術(shù) 當(dāng)光柵相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距W，則莫爾條紋移過(guò)一個(gè)間距B，與門(mén)輸出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，這樣其分辨率為W。實(shí)際上光柵的柵距W是不能無(wú)限制的變小的。 為了能分辨比W更小的位移量，就必須對(duì)電路進(jìn)行處理，使之能在移動(dòng)一個(gè)W內(nèi)等間距地輸出若干個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，這種方法就稱(chēng)為細(xì)分。 由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖的頻率提高了，故又稱(chēng)為倍頻。通常采同的細(xì)分方法有四倍頻細(xì)分、電橋細(xì)分、復(fù)合細(xì)分等。 光柵式位移檢測(cè)除需要光

36、柵尺與光柵讀數(shù)頭組成的光路系統(tǒng)外，還需要通過(guò)整形、辨向、細(xì)分、計(jì)數(shù)、顯示等電路和環(huán)節(jié)。 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 細(xì)分技術(shù)四倍細(xì)分原理單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 1數(shù)字式位移測(cè)量的方式數(shù)字式位移測(cè)量的方式 數(shù)字式位移傳感器有直接測(cè)量、間接測(cè)量和增量式測(cè)量、絕對(duì)式測(cè)量之分。 （a）直接測(cè)量 （b）間接測(cè)量直接測(cè)量和間接測(cè)量示意圖1-導(dǎo)軌；2-運(yùn)動(dòng)部件；3-直線式位置傳感器；4-旋轉(zhuǎn)式位置傳感器；5-絲杠-螺母副單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 （2）增量式和絕對(duì)式測(cè)量 增量式測(cè)量的

37、特點(diǎn)是：移動(dòng)部件每移動(dòng)一個(gè)基本長(zhǎng)度單位，位置傳感器便發(fā)出一個(gè)測(cè)量信號(hào)，此信號(hào)通常是脈沖形式。增量式位置傳感器必須有一個(gè)零位標(biāo)志，作為測(cè)量起點(diǎn)的標(biāo)志 。 絕對(duì)式測(cè)量的特點(diǎn)是：每一被測(cè)點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的編碼，如二進(jìn)制數(shù)碼、格雷碼等。絕對(duì)式測(cè)量即使斷電之后再重新上電，也能讀出當(dāng)前位置的絕對(duì)數(shù)據(jù)。典型的絕對(duì)式位置傳感器有絕對(duì)式角數(shù)字編碼器 。 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 （2）增量式和絕對(duì)式測(cè)量增量式編碼器絕對(duì)式編碼器單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 2.光柵數(shù)顯表簡(jiǎn)介 光柵數(shù)顯表可廣泛使用于車(chē)床、銑床、磨床、線切割、搖臂鉆、電火

38、花、鏜床、龍門(mén)鏜銑等各類(lèi)機(jī)加工機(jī)床，有利于提高加工效率和加工精度。 光柵數(shù)顯表組成：細(xì)分電路，方向判別電路（辨向電路），計(jì)數(shù)、顯示電路，絕對(duì)零位電路，功能電路。 二維光柵數(shù)顯表及光柵尺光柵數(shù)顯表的基本原理框圖計(jì)數(shù)顯示技術(shù)脈沖形成方向判別與控制細(xì)分電路單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 光柵數(shù)顯表的功能通用功能 清零、預(yù)置數(shù)、自動(dòng)分中、公英制轉(zhuǎn)換、絕對(duì)坐標(biāo)/相對(duì)坐標(biāo)/200組用戶(hù)坐標(biāo)顯示轉(zhuǎn)換、停電記憶、200點(diǎn)輔助零位功能、尋找機(jī)械原點(diǎn)、線性誤差修正、睡眠開(kāi)關(guān)。加工功能 計(jì)算器功能、圓周分孔、斜線分孔、斜度加工、圓弧加工、；車(chē)床功能、EDM輸出、矩形內(nèi)腔漸進(jìn)加工、

39、數(shù)字過(guò)濾、直徑/半徑顯示。單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 光柵數(shù)顯表的安裝條件數(shù)顯表不得暴露在烈日或高溫。遠(yuǎn)離高電壓、大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)的設(shè)備，光柵尺信號(hào)電纜線盡量遠(yuǎn)離電源線。避免金屬屑、油、水等進(jìn)入數(shù)顯表注意防塵防潮，不要將數(shù)顯表安裝在震動(dòng)較大或不穩(wěn)固的工作臺(tái)上。環(huán)境溫度在+40時(shí)，空氣的相對(duì)濕度不超過(guò)50%，較低溫度時(shí)允許有較大相對(duì)濕度，由于溫度變化產(chǎn)生的凝露應(yīng)采取特殊的措施。單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例1】光柵數(shù)顯裝置（1）光柵信號(hào)處理芯片（HKF710502） 該芯片的主要功能是：完成從光柵部件輸入信號(hào)的同步

40、；整形；四細(xì)分；辨向；加減控制；參考零位信號(hào)的處理；記憶功能的實(shí)現(xiàn)和分辨力的選擇等。（2）邏輯控制芯片（HKE701314） 該芯片的主要功能是：為整機(jī)提供高頻和低頻脈沖；完成BCD譯碼；XJ校驗(yàn)以及超速報(bào)警。（3）可逆計(jì)數(shù)與零位記憶芯片（HKE701201） 該芯片的主要功能是：接受從光柵信號(hào)處理芯片傳來(lái)的計(jì)數(shù)脈沖，完成可逆計(jì)數(shù)；接受參考零位脈沖，使計(jì)數(shù)器確定參考零位的數(shù)值，同時(shí)也完成清零、置數(shù)、記憶等功能。單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例1】光柵數(shù)顯裝置光柵數(shù)顯裝置1讀數(shù)頭；2殼體；3發(fā)光接受線路板；4指示光柵座；5指示光柵；6光柵刻線；7光柵尺；

41、8主光柵單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例2】軸環(huán)式數(shù)顯表在車(chē)床中的應(yīng)用 軸環(huán)式光柵數(shù)顯的主光柵用不銹鋼圓薄片制成，可用于角位移的測(cè)量。 當(dāng)動(dòng)片旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的莫爾條紋亮暗信號(hào)由光敏晶體管接收，相位正好相差/2，即第一個(gè)光敏晶體管接收到正弦信號(hào)，第二個(gè)光敏晶體管接收到余弦信號(hào)。經(jīng)整形電路處理后，兩者仍保持相差1/4周期的相位關(guān)系。再經(jīng)過(guò)細(xì)分及辨向電路，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的方向來(lái)控制可逆計(jì)數(shù)器做加法或減法計(jì)數(shù) 。 光柵型軸環(huán)式數(shù)顯表具有體積小、安裝簡(jiǎn)便、讀數(shù)直觀、可靠性好、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小型機(jī)床的進(jìn)給或定位測(cè)量，也適用于老機(jī)床的改造。如果把它裝在車(chē)床進(jìn)給刻度

42、輪的位置，可以直接讀出進(jìn)給尺寸，減少停機(jī)測(cè)量的次數(shù)，從而提高工作效率和加工精度。 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例2】軸環(huán)式數(shù)顯表在車(chē)床中的應(yīng)用 軸環(huán)式數(shù)顯表外形圖1數(shù)顯面板 2軸環(huán) 3穿軸孔 4電源線 5復(fù)位機(jī)構(gòu)單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例2】軸環(huán)式數(shù)顯表在車(chē)床中的應(yīng)用 ZBS型軸環(huán)式數(shù)顯表1-電源線(+5V)；2-軸套；3-數(shù)字顯示器；4-復(fù)位開(kāi)關(guān)；5-主光柵6-發(fā)光二極管；7-指示光柵；8-sin光敏三極管；9-cos光敏三極管單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 【案例

43、2】軸環(huán)式數(shù)顯表在車(chē)床中的應(yīng)用 軸環(huán)式數(shù)顯表在車(chē)床進(jìn)給顯示中的應(yīng)用1-手柄；2-緊固螺母；3-軸環(huán)式數(shù)顯表拖板；4-絲杠軸；5-溜板單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 機(jī)床導(dǎo)軌坐標(biāo)檢測(cè)單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 應(yīng)用：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)用：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【應(yīng)用案例應(yīng)用案例】 應(yīng)用：測(cè)長(zhǎng)儀應(yīng)用：測(cè)長(zhǎng)儀單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 磁柵式位移檢測(cè)磁柵優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低于光柵、制作簡(jiǎn)單、復(fù)制方便；測(cè)量范圍寬（從幾十毫米到數(shù)十米）、不需接 長(zhǎng)；易安裝和調(diào)整、抗

44、干擾能力強(qiáng)。 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 1.磁柵的組成及類(lèi)型 磁柵傳感器是由磁柵（簡(jiǎn)稱(chēng)磁尺）、磁頭和檢測(cè)電路組成。l磁尺；2尺基；3磁性薄膜；4鐵心；5磁頭單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 1.磁柵的組成及類(lèi)型磁柵的外形及結(jié)構(gòu)磁尺靜態(tài)磁頭去信號(hào)處理電路固定孔單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 1.磁柵的組成及類(lèi)型長(zhǎng)磁柵圓磁柵（測(cè)量直線位移）（測(cè)量角位移）尺形帶形同軸形單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 1.磁柵的組成及類(lèi)型1磁頭 2磁柵 3屏蔽罩 4基座

45、5軟墊磁尺磁柵外觀磁頭單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 磁柵尺單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 磁頭與磁尺相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的輸出波形磁柵傳感器工作原理傳感信號(hào)傳感信號(hào)的產(chǎn)生的產(chǎn)生單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 2.磁柵傳感器的基本工作原理鑒相：一般靜態(tài)磁頭用兩個(gè)，并相距(n1/4)，當(dāng)兩只磁頭勵(lì)磁線圈加上同一勵(lì)磁電流時(shí)，兩磁頭輸出繞組的輸出信號(hào)為：tsUEmcos)2sin(1tsUEmsin)2cos(2將兩路輸出相加，則獲得總

46、輸出： )2sin(21tsUEEEm再送鑒相電路即可獲得磁頭相對(duì)于磁尺的位移s 信號(hào)處理方信號(hào)處理方法：鑒相法：鑒相單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 2.磁柵傳感器的基本工作原理信號(hào)處理方信號(hào)處理方法：鑒相法：鑒相磁尺與磁頭接觸，使用壽命不如光柵，數(shù)年后易退磁。兩個(gè)磁頭的作用？單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 2.磁柵傳感器的基本工作原理鑒幅： 利用輸出信號(hào)的幅值大小來(lái)反映磁頭的位移量或與磁尺的相對(duì)位置的信號(hào)處理方式。 經(jīng)檢波器去掉高頻載波后可得 ：WxEEm2cos1 WxEEm2sin2 與光柵的信號(hào)辨向、細(xì)分一致。信號(hào)

47、處理方信號(hào)處理方法：鑒幅法：鑒幅單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 2.磁柵傳感器的基本工作原理信號(hào)處理方信號(hào)處理方法：鑒幅法：鑒幅鑒幅型磁柵傳感器的原理框圖 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 3.磁柵數(shù)顯裝置 磁柵數(shù)顯裝置的結(jié)構(gòu)示意圖1磁性標(biāo)尺 2磁頭 3固定塊 4尺體安裝孔 5泡沫墊 6滑板安裝孔 7磁頭連接板 8滑板單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 3.磁柵數(shù)顯裝置磁尺檢測(cè)專(zhuān)用集成芯片（SF6114） 磁頭放大器（SF023）連接磁尺和數(shù)顯表的部件，實(shí)現(xiàn)兩只磁頭輸入信號(hào)的放大（即通道A和通

48、道B）；通道B信號(hào)移相90；補(bǔ)償兩只磁頭特性所需的調(diào)整和來(lái)自數(shù)顯表供給兩只磁頭的勵(lì)磁信號(hào)。對(duì)磁尺勵(lì)磁信號(hào)的低通濾波和功率放大；供給磁頭的勵(lì)磁信號(hào)；對(duì)磁頭放大器輸出信號(hào)經(jīng)濾波后進(jìn)行放大、限幅、整形為矩形波；接受反饋控制信號(hào)對(duì)磁尺檢出信號(hào)進(jìn)行相位微調(diào)。 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 3.磁柵數(shù)顯裝置可逆計(jì)數(shù)芯片（WK50395）磁尺細(xì)分專(zhuān)用集成芯片（SIM011）主要功能：對(duì)磁尺的節(jié)距W200m實(shí)現(xiàn)200或40或20等分的電氣細(xì)分，從而獲得1、5、10m的分辨力（最小顯示值）。 帶有比較寄存器和鎖存器的P溝道MOS六位十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)/顯示驅(qū)動(dòng)器?？梢灾鹞挥?/p>

49、BCD碼置數(shù)，及有異步清零功能。 單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 磁柵測(cè)量系統(tǒng)壓板磁頭磁尺數(shù)顯單元單元3 3 光柵式位移檢測(cè)光柵式位移檢測(cè) 【拓展提高拓展提高】 磁柵的應(yīng)用磁尺單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題引入問(wèn)題引入】 接近開(kāi)關(guān)式位置傳感器通常檢測(cè)的是物體接近的信息，它不僅能代替有觸頭行程開(kāi)關(guān)來(lái)完成行程控制和限位保護(hù)，還可用于計(jì)數(shù)、測(cè)速、液面控制、零件尺寸檢測(cè)等。 由于它具有非接觸式觸發(fā)、動(dòng)作速度快、可在不同的檢測(cè)距離內(nèi)動(dòng)作、發(fā)出的信號(hào)穩(wěn)定無(wú)脈動(dòng)、工作穩(wěn)定可靠、壽命長(zhǎng)、重復(fù)定位精度高以及能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等特點(diǎn)，所以

50、在機(jī)床、紡織、印刷、塑料等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。 另外，在安全防盜和日常生活等方面也有廣泛應(yīng)用，如倉(cāng)庫(kù)、居家等場(chǎng)所的防盜，洗手間的自動(dòng)水龍頭，樓道、走廊等公共場(chǎng)所的照明燈等等場(chǎng)合均安裝有各式各樣的接近開(kāi)關(guān)。 用于位置檢測(cè)的接近開(kāi)關(guān)種類(lèi)很多，如電感式（電渦流式）、電容式、霍爾式、超聲波式、光電式接近開(kāi)關(guān)等。 單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題引入問(wèn)題引入】 罐裝生產(chǎn)流水線動(dòng)畫(huà)演示單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 1光電效應(yīng)及其光電元件 在光線作用下，物體吸收光能量而產(chǎn)生相應(yīng)電效應(yīng)的一種物理現(xiàn)象 。通?？煞譃橥夤怆娦?/p>

51、應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩種類(lèi)型。 外光電效應(yīng) 在光線作用下，電子從物體表面逸出的物理現(xiàn)象。 內(nèi)光電效應(yīng) 在光線作用下，物體電導(dǎo)性能發(fā)生變化或產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為內(nèi)光電效應(yīng)。光電效應(yīng)外光電效應(yīng)光電管、光電倍增管內(nèi)光電效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)光敏電阻光電晶體管效應(yīng)光電二極管、光電三極管、光電晶閘管光生伏特效應(yīng)光電池單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 1光電效應(yīng)及其光電元件外光電效應(yīng)單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電管外光電效應(yīng)光電管結(jié)構(gòu)及實(shí)物光電管單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)

52、 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 Io/A/lm光電管的光電特性 光電管符號(hào)及工作電路 單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光敏電阻內(nèi)光電效應(yīng)之光電導(dǎo)效應(yīng) 光敏電阻單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光敏電阻（1）原理：內(nèi)光電效應(yīng)之光電導(dǎo)效應(yīng) （2）符號(hào)：（3）外形：（4）適用場(chǎng)合：常用于對(duì)測(cè)量要求不高的場(chǎng)合（5）特點(diǎn)：價(jià)格便宜、光電特性非線性、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、受溫度影響大單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光敏電阻特性參數(shù)光敏電阻特性參數(shù)光敏電阻的伏安特性 單元單

53、元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光敏電阻特性參數(shù)光敏電阻特性參數(shù)光敏電阻的光譜特性 單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電晶體管光電三極管光電二極管內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)之光電晶體之光電晶體管效應(yīng)管效應(yīng)單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電晶體管（1）原理：內(nèi)光電效應(yīng)的光電晶體管效應(yīng)，包括光電二極管、光電三極管、光電晶閘管。 光電二極管、光電三極管、光電晶閘管 （2）符號(hào)：（3）適用場(chǎng)合：模擬量測(cè)量要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢

54、測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電晶體管光電三極管伏安特性曲線單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電晶體管光電二極管單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電晶體管光電三極管單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電池光電池光電池內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)之光生伏特之光生伏特效應(yīng)效應(yīng)單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電池（1）原理：內(nèi)光電效應(yīng)的光生伏特效應(yīng) （2）符號(hào)：（3）外形單元單元4

55、4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 光電池光電池開(kāi)路電壓、短路電流與照度關(guān)系RfIiUO基于短路電流的光電池測(cè)量電路單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2 光電式接近開(kāi)關(guān)工作原理 利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，經(jīng)相關(guān)電路轉(zhuǎn)化，從而反映被檢測(cè)物體的有無(wú)或接近程度。 光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。 多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線光波。光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器多采用中頻（40kHz左右）窄脈沖電流驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）作為光源，發(fā)射調(diào)

56、制光脈沖。相應(yīng)地，接收光敏元件（光敏三極管）的輸出信號(hào)經(jīng)40kHz選頻交流放大器及專(zhuān)用的解調(diào)芯片處理，可以有效地防止太陽(yáng)光、日光燈的干擾，又可減小發(fā)射LED的功耗。 單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2 光電式接近開(kāi)關(guān)工作原理光電式接近開(kāi)關(guān)工作原理光電開(kāi)關(guān)工作原理單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 2 光電式接近開(kāi)關(guān)工作原理光電式接近開(kāi)關(guān)工作原理反射式光電液位開(kāi)關(guān)單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 各種光電開(kāi)關(guān)的原理單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置

57、檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 3光電式接近開(kāi)關(guān)的使用注意事項(xiàng) （1）紅外線光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)避免將傳感器光軸正對(duì)著太陽(yáng)光等強(qiáng)光源。 （2）對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)的最小可檢測(cè)寬度為該種光電開(kāi)關(guān)透鏡寬度的80。 （3）當(dāng)使用感性負(fù)載（如電燈、電動(dòng)機(jī)等）時(shí)，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線式光電開(kāi)關(guān)，故應(yīng)將負(fù)載經(jīng)過(guò)交流繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換使用。 （4）紅外線光電開(kāi)關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品擦拭，以免永久損壞塑料鏡。 （5）在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場(chǎng)合，光電開(kāi)關(guān)的靈敏度應(yīng)適當(dāng)調(diào)高或選用高靈敏度光電開(kāi)關(guān)。單元單元4 4 光電式

58、接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 4常用接近開(kāi)關(guān)的接線 接近開(kāi)關(guān)俗稱(chēng)無(wú)觸點(diǎn)電子行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)檢測(cè)物接近設(shè)定距離(幾毫米至幾十毫米)時(shí)，則發(fā)出開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)。一般由感應(yīng)頭、開(kāi)關(guān)電路、保護(hù)器、狀態(tài)指示燈、防水外殼等部分組成，并且把這些組成部分做在同一殼體內(nèi)，其殼體通常為有螺紋的柱狀或有固定安裝孔，便于工程安裝和調(diào)試。 接近開(kāi)關(guān)有常開(kāi)、常閉、自鎖、NPN輸出、PNP輸出多種工作模式。輸出形式有直流二線、直流三線、直流四線及交流二線。單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 4常用接近開(kāi)關(guān)的接線單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【問(wèn)題分析問(wèn)題分析】 4常用接近開(kāi)關(guān)的接線單元單元4 4 光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)光電式接近開(kāi)關(guān)位置檢測(cè) 【知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接】 1接近開(kāi)關(guān)的分類(lèi)按原理分：常見(jiàn)的接近傳感器的形式有電感式、電渦流式、電容式、霍爾式、干簧式、光電式、熱釋電式、多普勒式、微波式、超聲波式等。電感式和電渦流式只能感應(yīng)金屬體；電容式可感應(yīng)非金屬體；光電式對(duì)金屬體和非金屬體都能感應(yīng)；霍爾式和干簧式可感應(yīng)磁性體。按輸出信號(hào)分類(lèi)：正邏輯輸出：當(dāng)傳感器感應(yīng)到物體接近信號(hào)時(shí)，輸出從0跳變成1。負(fù)邏輯輸出：當(dāng)傳感器感應(yīng)到接近物體信號(hào)時(shí)，輸出從1跳變成0。單元單元4 4