自動檢測技術(shù)及應(yīng)用：第十一章 數(shù)字式位置傳感器1

1、介紹幾種常用數(shù)字式位置傳感器的結(jié)構(gòu)、原理，如角編碼器、M法測速、光柵傳感器、莫爾條紋、磁柵傳感器、容柵傳感器等，并討論他們在直線位移和角位移精密測量以及機(jī)床位置控制中的應(yīng)用。第十一章 數(shù)字式位置傳感器11.1 位置測量方式11.2 角編碼器11.3 光柵傳感器11.4 磁柵傳感器11.5 容柵傳感器第十一章 數(shù)字式位置傳感器 目錄進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入第一節(jié) 位置測量的方式 一、直接測量和間接測量 位置傳感器有直線式和旋轉(zhuǎn)式兩大類。若位置傳感器所測量的對象就是被測量本身，即用直線式傳感器測直線位移，用旋轉(zhuǎn)式傳感器測角位移，則該測量方式為直接測量。例如直接用于直線位移測量的直線光柵和長磁柵等；直接

2、用于角度測量的角編碼器、圓光柵、圓磁柵等。 若旋轉(zhuǎn)式位置傳感器測量的回轉(zhuǎn)運(yùn)動只是中間值，再由它推算出與之關(guān)聯(lián)的移動部件的直線位移，則該測量方式為間接測量。 4直接測量示意圖光柵讀數(shù)頭 光柵尺 隨動刀具5間接測量示意圖 隨動刀具61.直接測量回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動利用角位移傳感器直接測量工作臺的角位移直接利用數(shù)字式直線位移傳感器測量直線機(jī)床的位移量直接測量沒有轉(zhuǎn)換誤差光柵工作臺運(yùn)動方向2.間接測量 在間接測量中，多使用旋轉(zhuǎn)式位置傳感器。測量到的回轉(zhuǎn)運(yùn)動參數(shù)僅僅是中間值，但可由這中間值再推算出與之關(guān)聯(lián)的移動部件的直線位移。間接測量須使用絲杠-螺母副、齒輪-齒條副等傳動機(jī)構(gòu)。 工作臺絲杠編碼器進(jìn)給電機(jī)

3、x齒輪-齒條副的位移轉(zhuǎn)換演示 . 例：設(shè)齒輪的分度圓直徑為200mm ,齒數(shù)z=100,傳感器測得齒輪轉(zhuǎn)過了 =180度。求：1）所轉(zhuǎn)過的齒數(shù)N；2）齒條的齒距t；3)齒條所移動的距離 x。齒輪齒條 -x齒條為直線運(yùn)動，齒輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 +x解： 1）所轉(zhuǎn)過的齒數(shù)N=(z360) =(100/360)180 =50 2）齒條的齒距 t=D/z=6.28mm； 3）齒條所移動的距離x=N t=506.28=314mm.測出齒輪的角位移,就可測得齒條的直線位移D傳動機(jī)構(gòu)滾珠絲杠-螺母副、齒輪-齒條副等傳動機(jī)構(gòu)能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動。但應(yīng)設(shè)法消除傳導(dǎo)過程產(chǎn)生的間隙誤差。 齒距t齒條齒輪 x滾珠絲

4、杠螺母副滾珠絲杠-螺母副能夠減小傳動磨檫力，延長使用壽命，減小間隙誤差。 螺母絲杠x 平均螺距誤差大于10m傳動分析 設(shè)：螺距t=4mm，絲杠在4s時間里轉(zhuǎn)動了10圈，求：絲杠的平均轉(zhuǎn)速n(r/min)及螺母移動了多少毫米？螺母的平均速度v又為多少？ 滾珠螺母絲杠螺距t=4mmxN=10圈時， =？度x=？mm 齒輪-齒條副、螺母絲桿副等直線-旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換設(shè)備均存在間隙誤差,特別是從正轉(zhuǎn)切換到反轉(zhuǎn)時,間隙將導(dǎo)致測量死區(qū),必須予以補(bǔ)償。 二、增量式和 絕對式測量 在增量式測量中，移動部件每移動一個基本長度單位，位置傳感器便發(fā)出一個測量信號，此信號通常是脈沖形式。這樣，一個脈沖所代表的基本長度單位就是

5、分辨力，對脈沖計(jì)數(shù)，便可得到位移量。絕對式測量的特點(diǎn)是： 每一被測點(diǎn)都有一個對應(yīng)的編碼,常以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式來表示（例如:10 1011 0010）。即使斷電之后再重新上電,也能讀出絕對式測量傳感器當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)。典型的絕對式位置傳感器有絕對式角編碼器。增量式測量得到的脈沖波形第二節(jié) 角編碼器 角編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式位置傳感器，它的轉(zhuǎn)軸通常與被測旋轉(zhuǎn)軸連接，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動。角編碼器能將被測軸的角位移轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼或一連串脈沖。角編碼器有兩種基本類型：絕對式角編碼器和增量式角編碼器?；啬夸浌怆娒}沖角編碼器示意圖16一、絕對式角編碼器 絕對式碼盤與增量式碼盤有何區(qū)別？10碼道光電絕對式碼盤 絕對式

6、角編碼器按照角度直接進(jìn)行編碼。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測方式有接觸式、光電式、磁阻式等。 透光區(qū)不透光區(qū)零位標(biāo)志絕對式測量角編碼器 每一個微小的角位移都有一個對應(yīng)的編碼，常以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式來表示。在絕對式測量中，即使中途斷電，重新上電之后，當(dāng)前位置的二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)仍然不變。10絕對式角編碼器自然二進(jìn)制碼或格雷碼01絕對式編碼器（接觸式）演示4個電刷 4位二進(jìn)制碼盤 +5V輸入 公共碼道 最小分辨角度為=360/2n =36016=22.5其他角編碼器外形（參考德國圖爾克傳感與自動化技術(shù)專業(yè)公司光盤資料）其他角編碼器外形（續(xù)）其他角編碼器外形（續(xù)） 拉線式角編碼器利用線輪，能將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。2

7、絕對式光電編碼器結(jié)構(gòu) a）光電碼盤的平面結(jié)構(gòu)（8碼道） b）光電碼盤與光源、光敏元件的對應(yīng)關(guān)系（4碼道） 高位低位絕對式光電碼盤與增量式碼盤的區(qū)別 絕對式光電碼盤（12碼道） 增量式光電碼盤（1024位） 高位低位絕對式光電編碼器的分辨力及分辨率 絕對式光電編碼器的測量分辨力取決于它所能分辨的最小角度，而這與碼盤上的碼道數(shù)n 有關(guān)，即最小能分辨的角度為： =360/2n分辨率=1/2n增量式光電編碼器的分辨力及分辨率增量式光電編碼器的測量分辨力取決于它所能分辨的最小角度，而這與碼盤圓周上的狹縫條紋數(shù)n 有關(guān)，即最小能分辨的角度及分辨率為： 2022/7/3127E1050-14絕對式角編碼器的

8、特性參數(shù).位數(shù)14分辨力80最大誤差100外尺寸/mm 5040輸出軸尺寸/mm 612重量/g250允許轉(zhuǎn)速/rmin_1200電源電壓/VDC12(5%)，5(5%)光源紅外LED輸出信號格雷碼，TTL電平使用溫度40+55工作環(huán)境相對濕度/（%）相對濕度95（35時）振動/g6沖擊/g50二、增量式編碼器轉(zhuǎn)軸盤碼及狹縫光敏元件光欄板及辨向用的A、B狹縫LEDABC零位標(biāo)志ABC 分辨力360/條紋數(shù)例：條紋數(shù)1024360/10240.352增量式光電編碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)軸 2LED 3光欄板 4零標(biāo)志 5光敏元件 6碼盤 7印制電路板 8電源及信號線連接座一個脈沖對應(yīng)一個分辨角增量式編

9、碼器（INC） 辨向原理 光敏元件所產(chǎn)生的信號A、B彼此相差90相位。當(dāng)碼盤正轉(zhuǎn)時，A信號超前B信號90；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時，B信號超前A信號90。LED光欄板及A、B狹縫cossinC：零位檢測光電編碼器的兩個“辨向元件” 光欄板上的兩個狹縫距離是碼盤上的兩個狹縫距離W的(m +1/4)倍,m 為正整數(shù),并設(shè)置了兩組光敏元件A、B,有時又稱為cos 、 sin元件。W(m +1/4)W A相位超前B :90（1/4周期）例:W=1mm,cos與sin元件的距離可以是6.25或8.25mm等 兩路光電信號判斷旋轉(zhuǎn)方向 A超前于B，判斷為正向旋轉(zhuǎn)，A也稱為cos信號；B也稱為sin信號。A滯后于B，判

10、斷為反向旋轉(zhuǎn)辨向信號和零標(biāo)志 光電編碼器的光欄板上有A與B兩組狹縫，彼此錯開1/4節(jié)距，兩組狹縫相對應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號A、 B彼此相差90相位，用于辯向（辨別旋轉(zhuǎn)方向）。當(dāng)碼盤正轉(zhuǎn)時，A信號超前B信號90；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時，B信號超前A信號90。(請畫出反轉(zhuǎn)時信號B的波形） 在碼盤里圈，還有一根狹縫C，每轉(zhuǎn)能產(chǎn)生一個脈沖，該脈沖信號又稱“一轉(zhuǎn)信號”或零標(biāo)志脈沖，作為測量的起始基準(zhǔn)。 零標(biāo)志（一轉(zhuǎn)脈沖）波形及作用 一轉(zhuǎn)（360）CC 在碼盤里圈，有一條狹縫C，碼盤每轉(zhuǎn)一圈，產(chǎn)生一個脈沖。該脈沖信號又稱“一轉(zhuǎn)信號”或零標(biāo)志脈沖，作為測量的起始基準(zhǔn)（0） 。ABC90三、角編碼器的應(yīng)用 角編碼器除

11、了能直接測量角位移或間接測量直線位移外，還可用于數(shù)字測速（轉(zhuǎn)速、直線位移速度）、工位編碼、伺服電機(jī)控制等。 M法測速和T法測速a）M法測速 b）T法測速M(fèi)法測速（適合于高轉(zhuǎn)速場合）m1 編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生 N 個脈沖，在ts時間段內(nèi)有 m1 個脈沖產(chǎn)生，則轉(zhuǎn)速（r/min)為 ：n = 60m1/(NT)1 tsM法門控測速電路先利用施密特觸發(fā)器將角編碼器的輸出脈沖三角波轉(zhuǎn)換為矩形波。當(dāng)與門的C端為高電平時，b端的信號可以通過與門，到達(dá)d端，然后單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到m1個計(jì)數(shù)結(jié)果。M法測速的計(jì)算 在一定的時間間隔ts內(nèi)（ ts =t 閘門= t門控，如10s、1s、0.1s等），用編碼器所產(chǎn)生的脈

12、沖數(shù)來確定速度的方法稱為法測速。 若編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個脈沖，在ts的閘門時間間隔內(nèi)得到m1個脈，則編碼器所產(chǎn)生的脈沖頻率為則轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）為1誤差簡述M法測速的本質(zhì)是測頻。誤差主要由兩個因素決定：一是閘門時間ts的誤差，可以使用晶振來提高閘門時間的準(zhǔn)確性；二是量化誤差，又稱為1誤差，見下圖，原理見后述。ts2）產(chǎn)生1誤差的原因：測頻時，計(jì)數(shù)脈沖通過閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器。由于閘門開啟時刻（秒信號的上升沿）和被測計(jì)數(shù)脈沖上升沿到來的時刻之間的關(guān)系是隨機(jī)的,有可能在第二個t閘門時間里，比在第一個t閘門時間多計(jì)數(shù)了一個脈沖，或少計(jì)數(shù)了一個脈沖,就造成了誤差。ts例 某角編碼器的技術(shù)指標(biāo)為1024

13、個脈沖/r（即N1024P/r =1K），在0.2s時間內(nèi)，測得100個脈沖，即ts=0.2s，m=100，求：1）轉(zhuǎn)速n；2）1誤差引起的轉(zhuǎn)速測量誤差為多少r/min。3）如果將ts延長到1s，求1誤差引起的轉(zhuǎn)速測量誤差為多少r/min。解 1）角編碼器軸的轉(zhuǎn)速n為3）如果將ts延長到1s，m必然增加到500，則結(jié)論：采樣時間為1s時計(jì)算得到的轉(zhuǎn)速，與在0.2s時間內(nèi)測得的轉(zhuǎn)速相同，但1個脈沖引起的誤差顯然縮小。2）由于1誤差，在ts時間段里，計(jì)數(shù)得到的脈沖數(shù)m=1001個脈沖，則M法測速計(jì)算T例：有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r， 在5s時間內(nèi)測得65536個單向脈沖，求：轉(zhuǎn)速

14、n（r/min) 解：n = 6065536 1024 5= 768 r/min m1T法測速（適合于低轉(zhuǎn)速場合）時鐘脈沖fc 編碼器輸出脈沖 m2 編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生 N 個脈沖，用已知頻率fc作為時鐘，填充到角編碼器輸出的兩個相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為m2個，則轉(zhuǎn)速(r/min)為 n = 60fc / (Nm2 ) T法測速舉例時鐘脈沖fc 編碼器輸出脈沖 m2 解：n = 60fc /(Nm2 ) = 60106(10243000) =19.53 r/min例：有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r ，插入時鐘頻率fc為1MHz。測得輸出兩個相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為3000，求轉(zhuǎn)速n（r/

15、min) 安裝套編碼器的安裝方式 1.編碼器的套式安裝安裝軸2.編碼器的軸式安裝編碼器在伺服電機(jī)中的應(yīng)用利用編碼器測量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角，并通過伺服控制系統(tǒng)控制其各種運(yùn)行參數(shù)。轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)子磁極位置測量角位移測量編碼器在伺服電機(jī)中的應(yīng)用a）外形 b）控制系統(tǒng)框圖1 電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸 2電動機(jī)本體 3光電編碼器4三相電源連接座 5光電角編碼器輸出（航空插頭）增量式編碼器在定位加工中的應(yīng)用（例1，增量式）1絕對式編碼器 2電動機(jī) 3轉(zhuǎn)軸 4轉(zhuǎn)盤 5工件 6刀具 設(shè)該增量式光電編碼器的參數(shù)為1024 p/r，大、小皮帶輪的傳動比為5，若希望當(dāng)加工好元件3后緊接著加工元件4，則電動機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)動多少分之幾圈？應(yīng)

16、等待角編碼器給出多少脈沖數(shù)時，電動機(jī)停轉(zhuǎn)？絕對式編碼器在定位加工中的應(yīng)用（例 2，絕對式計(jì)算）1絕對式編碼器 2電動機(jī) 3轉(zhuǎn)軸 4轉(zhuǎn)盤 5工件 6刀具 設(shè)工位1剛已完成加工，要使處于工位2上的工件轉(zhuǎn)到加工點(diǎn)等待鉆加工，計(jì)算機(jī)就控制電動機(jī)，使帶輪帶動轉(zhuǎn)盤逆時針旋轉(zhuǎn)。與此同時，絕對式角編碼器（假設(shè)為4碼道）輸出的編碼不斷變化。當(dāng)輸出從0000變?yōu)?010時，表示轉(zhuǎn)盤已將工位2轉(zhuǎn)到圖中的加工點(diǎn)，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，并急剎車。也可以在即將到達(dá)設(shè)定的二進(jìn)制編碼時,預(yù)先斷電,再剎車。數(shù)控加工中心 編碼器在數(shù)控加工中心的刀庫選刀控制中的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)刀庫被加工工件刀具角編碼器的輸出為當(dāng)前刀具號角編碼器與 旋轉(zhuǎn)刀庫連接 用

17、不同的刀具完成不同的加工 皮帶式刀庫2022/7/3156角編碼器用于汽車殼體焊接機(jī)械手絕對式角編碼器安裝于機(jī)械手的各個關(guān)節(jié)，角度變化與設(shè)定值對比，步進(jìn)電機(jī)控制。第三節(jié) 光柵傳感器 一、光柵的類型和結(jié)構(gòu) 計(jì)量光柵可分為透射式光柵和反射式光柵兩大類，均由光源、光柵副、光敏元件三大部分組成。計(jì)量光柵按形狀又可分為長光柵和圓光柵。 光柵副由光柵尺和光電掃描頭組成。 光電掃描頭由細(xì)分辨向用光敏元件（2路或4路）、零位光敏元件等組成?；啬夸洺呱沓呱戆惭b孔 反射式掃描頭 （與移動部件固定）掃描頭安裝孔可移動電纜光柵的外形及結(jié)構(gòu)防塵保護(hù)罩的內(nèi)部為長磁柵掃描頭（與移動部件固定）光柵尺可移動電纜光柵的外形及結(jié)構(gòu)

18、（續(xù)）透射式直線光柵結(jié)構(gòu)及組成 1光源 2透鏡 3指示光柵 4主光柵（標(biāo)尺光柵） 5零位光柵 6細(xì)分辨向用光敏元件（2路或4路） 7零位光敏元件 光源、透鏡、指示光柵及光敏元件均固定在掃描頭內(nèi)，隨掃描頭一起聯(lián)動。透射式光柵透射式圓光柵固定(只畫出其中一小部分)反射式光柵反射式光柵及讀出光電信號莫爾條紋演示莫爾條紋的光學(xué)放大作用 在透射式直線光柵中，把主光柵與指示光柵的刻線面相對疊合在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的柵線保持很小的夾角。在兩條光柵的透光線的重合處，光從縫隙透過，形成亮帶；在兩光柵刻線的不透光處，由于相互擋光作用而形成暗帶。 光柵的刻線寬度W莫爾條紋的寬度L 暗線到暗線的間距

19、LW/ ，（為主光柵和指示光柵刻線的夾角，弧度） 莫爾條紋的光學(xué)放大作用（暗線到暗線的間距大于刻線的間距） 暗線到暗線的間距柵距透射光線莫爾條紋演示莫爾條紋光學(xué)放大作用的計(jì)算 例: 有一直線光柵，每毫米刻線數(shù)為50，主光柵與指示光柵的夾角 =1.8= 1.83.14/180 弧度，求：分辨力解：分辨力 =柵距W =1mm50=0.02mm=20m （由于柵距很小，因此無法觀察光強(qiáng)的變化） 由以下計(jì)算可知，莫爾條紋的寬度是柵距的32倍： L W/= 0.02mm/(1.83.14/180 ) = 0.02mm0.0314 =0.02mm32= 0.64mm 由于莫爾條紋間距有0.64mm ，因此

20、可以用小面積的光電池，通過“狹縫”來“觀察”莫爾條紋光強(qiáng)的變化。LW光柵輸出信號（正弦波，1V）細(xì)分點(diǎn)余弦信號正弦信號零位信號光柵輸出信號整形后轉(zhuǎn)換為TTL電平整形后的余弦信號（超前）整形后的正弦信號（滯后90）零位信號sin和cos光敏元件的輸出電壓波形及細(xì)分脈沖 a）光柵位移與光強(qiáng)及輸出電壓的關(guān)系 b）整形后方波的上升沿和下降沿 c）4細(xì)分脈沖脈沖細(xì)分細(xì)分技術(shù)能在不增加光柵刻線數(shù)及價格的情況下提高光柵的分辨力。細(xì)分前，光柵的分辨力只有一個柵距的大小。采用4細(xì)分技術(shù)后，計(jì)數(shù)脈沖的頻率提高了4倍，相當(dāng)于原光柵的分辨力提高了3倍，較大地提高了測量準(zhǔn)確度。細(xì)分前細(xì)分后光柵細(xì)分舉例 例：有一直線光柵

21、，每毫米刻線數(shù)為50，采用4細(xì)分技術(shù)，求：細(xì)分前后的分辨力 。解：分辨力 =W /4 =(1mm/50)4 =0.02mm 4 =0.005mm=5m結(jié)論：在不增加光柵刻線數(shù)（成本）的情況下，采用細(xì)分技術(shù)，將分辨力提高了3倍（數(shù)值變小）。辨向電路及波形 如果傳感器只安裝一套光電元件，則在實(shí)際應(yīng)用中，無論光柵作正向移動還是反向移動，光敏元件都產(chǎn)生相同的正弦信號，無法分辨位移的方向。 例：某1024p/r 圓光柵，正轉(zhuǎn)10圈，反轉(zhuǎn) 4 圈，若不采取辨向措施，則計(jì)數(shù)器將錯誤地得到14336個脈沖。求：采用辨向電路后的計(jì)數(shù)值。解：辨向后的計(jì)數(shù)值為 N=101024-410246144個脈沖。正向運(yùn)動產(chǎn)

22、生加法脈沖 正向運(yùn)動時，只有與門IC1有“加”計(jì)數(shù)脈沖輸出。而與門IC2無“減”計(jì)數(shù)脈沖輸出。反向運(yùn)動時，情況相反，計(jì)算機(jī)做減法。微機(jī)光柵數(shù)顯表的組成框圖 在微機(jī)光柵數(shù)顯表中，放大、整形采用傳統(tǒng)的集成電路，辨向、細(xì)分由單片機(jī)來完成。為光柵設(shè)計(jì)的專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接器（光柵計(jì)數(shù)卡） 內(nèi)部包含以下電路：放大、整形、細(xì)分、辨向、報警、阻抗變換等。為光柵設(shè)計(jì)的專用信號處理單元 （光柵插補(bǔ)器）功能：放大、整形、細(xì)分、辨向、報警、阻抗變換等。光柵在機(jī)床上的安裝位置（2個自由度）光柵在機(jī)床上的安裝位置（3個自由度）數(shù)顯表光柵在機(jī)床上的安裝位置 （3個自由度）（續(xù)）2自由度光柵數(shù)顯表X位移顯示Z或Y位移顯示3自由度光

23、柵數(shù)顯表光柵數(shù)顯表（續(xù)）三座標(biāo)數(shù)顯表SDS8-3E 光柵數(shù)顯箱功能: 公制/英制轉(zhuǎn)換 絕對/相對轉(zhuǎn)換 線性誤差補(bǔ)償 正反方向計(jì)算 歸零 插值補(bǔ)償 到達(dá)目標(biāo)值停機(jī) PCD圓周分孔 200組零位記憶 掉電記憶 光柵數(shù)顯表（續(xù)） 設(shè)定按鍵安裝有直線光柵的數(shù)控機(jī)床加工實(shí)況 防護(hù)罩內(nèi)為直線光柵光柵掃描頭被加工工件切削刀具角編碼器安裝在夾具的端部第四節(jié) 磁柵傳感器 磁柵價格低于光柵，且錄磁方便、易于安裝，測量范圍寬可超過十幾米，抗干擾能力強(qiáng)。磁柵可分為長磁柵和圓磁柵。長磁柵主要用于直線位移測量，圓磁柵主要用于角位移測量。磁柵傳感器主要由磁尺、磁頭和信號處理電路組成。目前還出現(xiàn)了磁敏電阻原理的磁頭，可不必設(shè)

24、置勵磁電路，檢測速度也進(jìn)一步提高。還有一種“空間靜磁柵”，在失電上電后，仍能正確地反映失電前的位置或角度，實(shí)現(xiàn)了磁柵的“絕對編碼”。 回目錄磁柵的外形及結(jié)構(gòu)磁尺靜態(tài)磁頭去信號處理電路固定孔磁柵測量系統(tǒng)數(shù)顯表1磁頭磁尺邊緣壓緊在機(jī)床上卷狀磁尺接口電路數(shù)顯表2預(yù)先用激光干涉儀錄磁磁柵在機(jī)床上的安裝磁柵尺磁柵價格低于光柵，且錄磁方便、易于安裝，測量范圍寬可超過十幾米，抗振動和抗沖擊能力強(qiáng)。長磁柵主要用于直線位移測量，圓磁柵主要用于角位移測量。磁柵傳感器主要由磁尺、磁頭和信號處理電路組成。數(shù)顯表磁頭與磁尺相對運(yùn)動時的輸出波形演示鑒相型磁柵數(shù)顯表的原理框圖 磁尺與磁頭屬于接觸式測量，由于摩擦等因數(shù)，使用

25、壽命不如光柵，數(shù)年后易退磁。cos、sin磁頭相距整數(shù)倍W再加1/4柵距磁尺XCCB磁柵傳感器的特性參數(shù) .刻線數(shù)/線mm_120分辨力/m0.5最大誤差/m(5+5L/1000)全長/mmL+143有效長度L/mm100900最大行程/mmL+22mm最大響應(yīng)速度/mmin_160激勵源10kHz脈沖/mm (細(xì)分前)20(TTL電平）移動壽命/km9000電纜最大長度/m30例：某磁柵傳感器特性見上頁，刻線數(shù)為每mm20線，現(xiàn)希望分辨力達(dá)到1m，求細(xì)分?jǐn)?shù)。 解：XCCB磁柵傳感器細(xì)分以前的分辨力1W=1mm20=50 m 則：細(xì)分?jǐn)?shù)m=50m0.5 m=100細(xì)分結(jié)論：需使用多磁頭來組成細(xì)分電路，并由專用高速模塊進(jìn)行計(jì)算，才能達(dá)到100細(xì)分的要求。 除此之外，細(xì)分后的絕對誤差比50 m大好幾倍，必須通過激光干涉儀標(biāo)定，才能逐段修正絕對誤差。磁柵測量系統(tǒng)壓板磁頭磁尺磁柵在磨床測長系統(tǒng)中的應(yīng)用磁尺磁頭安裝在何處？磁柵在銑床直線位移測量中的應(yīng)用磁尺數(shù)顯表第五節(jié) 容柵傳感器 容柵傳感器是基于變面積工作原理的電容傳感器，它的電極排列如同柵狀。與其他大位移傳感器，如光柵、磁柵等相比，雖然準(zhǔn)確度差一個數(shù)量級，但體積小、造價低、耗電省，廣泛應(yīng)用于電子數(shù)顯卡尺、千分尺、高度儀、坐標(biāo)儀等幾百毫米以下行程的測量中，分辨力為10m。 回目錄結(jié)構(gòu)及工作原理 容柵傳感器可分為三類：直線型容柵、圓