數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置

數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置主要內(nèi)容:概述旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器光柵磁柵概述

1、作用：檢測(cè)位移（線位移或角位移）和速度，發(fā)送反饋信號(hào)至數(shù)控裝置，構(gòu)成伺服系統(tǒng)的閉環(huán)或半閉環(huán)控制，使工作臺(tái)按指令的路徑精確地移動(dòng)，其精度決定了加工精度。2、應(yīng)用范圍：半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床：旋轉(zhuǎn)變壓器、編碼器，安裝在電機(jī)或絲杠上，測(cè)量了電機(jī)或絲杠的角位移，也就間接地測(cè)量了工作臺(tái)的直線位移。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床：感應(yīng)同步器、光柵、磁柵等測(cè)量裝置，安裝在工作臺(tái)和導(dǎo)軌上，直接測(cè)量工作臺(tái)的直線位移。

概述3、位置檢測(cè)裝置的精度包括系統(tǒng)精度和分辨率系統(tǒng)精度：在一定長(zhǎng)度或轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)測(cè)量累積誤差的最大值。分辨率：位置檢測(cè)系統(tǒng)能夠測(cè)量的最小位移量。3、要求：受溫度、濕度的影響小，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；在機(jī)床移動(dòng)的范圍內(nèi)滿足精度和速度要求；使用維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境；成本低；易于實(shí)現(xiàn)高速的動(dòng)態(tài)測(cè)量。

概述主要內(nèi)容.2位置檢測(cè)裝置分類按被測(cè)量的幾何量分：回轉(zhuǎn)型（測(cè)角位移）和直線型（測(cè)線位移）；按檢測(cè)信號(hào)的類型分：數(shù)字式和模擬式；按檢測(cè)量的基準(zhǔn)分：增量式和絕對(duì)式。不同類型的數(shù)控機(jī)床，因工作條件和檢測(cè)要求不同，可采用不同的檢測(cè)方式。

概述主要內(nèi)容概述數(shù)字式

數(shù)字式

模擬式

模擬式

增量式

絕對(duì)式

增量式

絕對(duì)式

回轉(zhuǎn)型

增量式脈沖編碼器圓光柵

絕對(duì)式脈沖編碼器

旋轉(zhuǎn)變壓器圓感應(yīng)同步器圓磁尺

多極旋轉(zhuǎn)變壓器3速圓感應(yīng)同步器

直線型

計(jì)量光柵激光干涉儀

多通道透射光柵

直線感應(yīng)同步器磁尺

3速直線感應(yīng)同步器絕對(duì)值式磁尺

移動(dòng)一個(gè)測(cè)量單位就發(fā)出一個(gè)測(cè)量信號(hào)被測(cè)量的任一點(diǎn)的位置都以一個(gè)固定零點(diǎn)作基準(zhǔn)

概述主要內(nèi)容1．增量式與絕對(duì)式

1）增量式檢測(cè)方式增量式檢測(cè)方式測(cè)量位移增量，移動(dòng)一個(gè)測(cè)量單位就發(fā)出一個(gè)測(cè)量信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)裝置較簡(jiǎn)單，任何一個(gè)對(duì)中點(diǎn)均可作為測(cè)量起點(diǎn)；輪廓控制常采用缺點(diǎn)：對(duì)測(cè)量信號(hào)計(jì)數(shù)后才能讀出移距，一旦計(jì)數(shù)有誤，此后的測(cè)量結(jié)果將全錯(cuò)；發(fā)生故障時(shí)（如斷電、斷刀等）不能再找到事故前的正確位置，必須將工作臺(tái)移至起點(diǎn)重新計(jì)數(shù)。

概述2）絕對(duì)式測(cè)量方式絕對(duì)式測(cè)量方式中，被測(cè)量的任一點(diǎn)的位置都以一個(gè)固定的零點(diǎn)作基準(zhǔn)，每一被測(cè)點(diǎn)都有一個(gè)相應(yīng)的對(duì)零點(diǎn)的測(cè)量值。避免了增量式檢測(cè)方式的缺陷，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

概述2．?dāng)?shù)字式與模擬式1）數(shù)字式測(cè)量方式

將被測(cè)量單位量化后以數(shù)字形式表示，測(cè)量信號(hào)一般為電脈沖，可直接把它送到數(shù)控裝置進(jìn)行比較、處理特點(diǎn)：（1）被測(cè)量量化后轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)，便于顯示和處理；（2）測(cè)量精度取決于測(cè)量單位，與量程基本無關(guān)（存在累加誤差）；（3）檢測(cè)裝置較簡(jiǎn)單，脈沖信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)。

概述2）模擬式測(cè)量方式將被測(cè)量用連續(xù)的變量來表示，如用相位變化、電壓變化來表示，主要用于小量程測(cè)量。主要特點(diǎn)：（1）直接對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)，無需量化；（2）在小量程內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量；（3）可用于直接檢測(cè)和間接檢測(cè)。

概述3．直接測(cè)量與間接測(cè)量1）直接測(cè)量對(duì)機(jī)床的直線位移采用直線型檢測(cè)裝置測(cè)量，稱為直接檢測(cè)。測(cè)量精度主要取決于測(cè)量元件的精度，不受機(jī)床傳動(dòng)精度的影響。但檢測(cè)裝置要與行程等長(zhǎng)，對(duì)大型數(shù)控機(jī)床來說，這是一個(gè)很大的限制。概述2）間接接測(cè)量量對(duì)機(jī)床床的直直線位位移采采用回回轉(zhuǎn)型型檢測(cè)測(cè)元件件測(cè)量量，稱稱為間接測(cè)測(cè)量。。優(yōu)點(diǎn)：：使用可可靠方方便，，無長(zhǎng)長(zhǎng)度限限制，，缺點(diǎn)：：在檢測(cè)測(cè)信號(hào)號(hào)中加加入了了直線線運(yùn)動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)變變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的傳動(dòng)動(dòng)鏈誤誤差，，影響響檢測(cè)測(cè)精度度。因因此為為了提提高定定位精精度，，常常常需要要對(duì)機(jī)機(jī)床的的傳動(dòng)動(dòng)誤差差進(jìn)行行補(bǔ)償償。旋轉(zhuǎn)變變壓器器.1旋轉(zhuǎn)變變壓器器的結(jié)結(jié)構(gòu)組成：：定子子、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子分類：：有刷刷和無無刷兩兩種旋轉(zhuǎn)式式的小小型交交流電電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸承分解器器轉(zhuǎn)子變壓器定子子變壓器器二次繞繞組變壓器器轉(zhuǎn)子線線軸殼體分解器器定子子變壓器器一次繞繞組無刷旋旋轉(zhuǎn)變變壓器器：特點(diǎn)：：輸出信信號(hào)大大可靠性性高壽命長(zhǎng)長(zhǎng)不用維維修旋轉(zhuǎn)變變壓器器旋轉(zhuǎn)變變壓器器分：：?jiǎn)螛O極對(duì)、、多極極對(duì)。。常用用單極極對(duì)旋旋轉(zhuǎn)變變壓器和雙雙極對(duì)對(duì)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓壓器。。單極對(duì)對(duì)：定子子和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上上各有有一對(duì)對(duì)磁極極。轉(zhuǎn)子通通常不不直接接與電電機(jī)軸軸相聯(lián)聯(lián)，經(jīng)經(jīng)精密密齒輪輪升速速后再再與電機(jī)機(jī)軸相相聯(lián)，，根據(jù)據(jù)絲杠杠導(dǎo)程程選用用齒輪輪升速速比，，以保保證機(jī)床的的脈沖沖當(dāng)量量與輸輸入設(shè)設(shè)定的的單位位相同同，升升速比比通常常為1:2、1:3、1:4、2:3、1:5、2:5等。多極對(duì)對(duì)：增加加定子子或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的的極對(duì)對(duì)數(shù)，，使電電氣轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為為機(jī)械械轉(zhuǎn)角角的倍倍數(shù)，，用于于高精精度絕絕對(duì)式式檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)。雙極對(duì)對(duì)：定子子和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上上各有有兩對(duì)對(duì)相互互垂直直的磁磁極，，其檢檢測(cè)精精度較較高，，在數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床中中應(yīng)用用普遍遍。旋轉(zhuǎn)變變壓器器.2旋轉(zhuǎn)變變壓器器的工工作原原理根據(jù)互互感原原理工工作，，定子子與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子之之間氣氣隙磁磁通分分布呈正／／余弦弦規(guī)律律。當(dāng)當(dāng)定子子加上上一定定頻率率的激激磁電電壓時(shí)時(shí)，通過電電磁耦耦合，，轉(zhuǎn)子子繞組組產(chǎn)生生感應(yīng)應(yīng)電勢(shì)勢(shì)，其其輸出電電壓的的大小取取決于于定子子和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子兩兩個(gè)繞繞組軸軸線在在空間間的相相對(duì)位位置。。旋轉(zhuǎn)變變壓器器旋轉(zhuǎn)變變壓器器主要內(nèi)內(nèi)容單極對(duì)對(duì)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓壓器：由變變壓器器原理理，設(shè)設(shè)一次次繞組組匝數(shù)數(shù)N1，二次次繞組組匝數(shù)數(shù)N2，變壓壓比n＝N1／N2，一次次側(cè)輸輸入交交變電電壓：：二次側(cè)側(cè)產(chǎn)生生感應(yīng)應(yīng)電勢(shì)勢(shì)：U2—轉(zhuǎn)子繞繞組感感應(yīng)電電勢(shì)U1—定子的的激磁磁電壓壓Um—激磁電電壓幅幅值θ—轉(zhuǎn)子偏偏轉(zhuǎn)角角旋轉(zhuǎn)變變壓器器主要內(nèi)內(nèi)容正弦余余弦旋旋轉(zhuǎn)變變壓器器的工工作原原理定子和和轉(zhuǎn)子子繞組組中各各有互互相垂垂直的的兩個(gè)個(gè)繞組組，定定子上上兩個(gè)個(gè)繞組組分別別為正正弦繞繞組U1s、余弦弦繞組組U1c，轉(zhuǎn)子子繞組組的一一個(gè)繞繞組輸輸出電電壓為為U2，另一一個(gè)繞繞組接接高阻阻抗，，補(bǔ)償償轉(zhuǎn)子子對(duì)定定子的的電樞樞反應(yīng)應(yīng)。正弦余弦旋轉(zhuǎn)變變壓器器旋轉(zhuǎn)變變壓器器的工工作方方式1．鑒相相工作作方式式給定子子的兩兩個(gè)繞繞組通通以同同幅值值、同同頻率率，相相位差差π/2的交交流流激激磁磁電電壓壓U1s＝UmsinωωtU1c＝Um（sinωωt+ππ/2）＝＝Umcosωωt轉(zhuǎn)子子正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，U1s、U1c在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞組組中中產(chǎn)產(chǎn)生生感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓，，經(jīng)經(jīng)疊疊加加，，得得轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓U2旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變壓壓器器轉(zhuǎn)子子正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)的的感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓：：U2＝kUmsinωωtsinθθ＋kUmcosωωtcosθθ=kUmcos（ωt－θ）k—電磁磁耦耦合合系系數(shù)數(shù)，，k<1；θ—相位位角角，，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角。。轉(zhuǎn)子子反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)的的感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓：：U2＝kUmcos（ωt＋θ）（ωt＋θ）～θ嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系系，檢測(cè)出（ωt＋θ），可得θ，可得被測(cè)軸軸的角位移。。旋轉(zhuǎn)變壓器2．鑒幅工作方方式定子正、余弦弦繞組分別通通同頻率、同同相位，但幅幅值分別為Usm和Ucm的交流激磁電電壓U1s＝UsmsinωtU1c=Ucmsinωt當(dāng)給定電氣角角為α?xí)r，交流激磁磁電壓的幅值分別為Usm＝UmsinαUcm＝Umcosα旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)時(shí)，U1s、U1c經(jīng)疊加，轉(zhuǎn)子子感應(yīng)電壓U2為：U2＝kUmsinαsinωtsinθ＋kUmcosαsinωtcosθ＝kUmcos（α－θ）sinωt轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)時(shí)，同理有：U2＝kUmcos（α＋θ）sinωtU2的幅值為:kUmcos（α－θ）、kUmcos（α＋θ）可見，U2的幅值隨轉(zhuǎn)子子的偏轉(zhuǎn)角θ變化，測(cè)量出幅值即即可求得偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角θ，旋轉(zhuǎn)變壓器主要內(nèi)容.3旋轉(zhuǎn)變壓器的的應(yīng)用測(cè)量旋轉(zhuǎn)變壓壓器二次繞組組的感應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)U2的幅值或相位位的變化，可可知轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角θ的變化。如果將旋轉(zhuǎn)變變壓器安裝在在數(shù)控機(jī)床的的絲杠上，當(dāng)當(dāng)θ角從0°變化到360°時(shí)，表示絲杠杠上的螺母走走了一個(gè)導(dǎo)程程，這樣就間間接地測(cè)量了了絲杠的直線線位移（導(dǎo)程程）的大小。。旋轉(zhuǎn)變壓器當(dāng)測(cè)全長(zhǎng)時(shí)，，由于普通旋旋轉(zhuǎn)變壓器屬屬于增量式測(cè)量裝置，，如果將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子直接與絲絲杠相聯(lián)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，僅相當(dāng)當(dāng)于工作臺(tái)1個(gè)絲杠導(dǎo)程的的直線位移，，不能反映全行程，因因此，要檢測(cè)測(cè)工作臺(tái)的絕絕對(duì)位置，需需要加一臺(tái)絕對(duì)位置計(jì)數(shù)數(shù)器，累計(jì)所走的的導(dǎo)程數(shù)，折折算成位移總總長(zhǎng)度。另外，在轉(zhuǎn)子子每轉(zhuǎn)1周時(shí)，轉(zhuǎn)子的的輸出電壓將將隨旋轉(zhuǎn)變壓器的極數(shù)數(shù)不同而不止止一次地通過過零點(diǎn)，必須須在線路中加相敏檢波器來辨別轉(zhuǎn)換點(diǎn)點(diǎn)和區(qū)別不同同的轉(zhuǎn)向。旋轉(zhuǎn)變壓器此外，還可以以用3個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器器按1:1、10:1和100:1的比例相互配配合串接，組組成精、中、、粗3級(jí)旋轉(zhuǎn)變壓器器測(cè)量裝置。。如果轉(zhuǎn)子以以半周期直接接與絲杠耦合合（即“精”同步），結(jié)果果使絲杠位移移10mm，則“中”測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器器工作范圍為為100mm，“粗”測(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器器的工作范圍圍為1000mm。為了使機(jī)床工工作臺(tái)按指令令值到達(dá)一定定位置，需用用電氣轉(zhuǎn)換電電路在實(shí)際值值不斷接近指指令值的過程程中，使旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變壓器從“粗”轉(zhuǎn)換到“中”再轉(zhuǎn)換到“精”，最終的位置置檢測(cè)精度由由“精”旋轉(zhuǎn)變壓器決決定。旋轉(zhuǎn)變壓器主要內(nèi)容.4磁阻式多極旋旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)簡(jiǎn)介普通旋轉(zhuǎn)變壓壓器：精度為角分分級(jí)，應(yīng)用：精度要要求不高或大大型機(jī)床的粗粗測(cè)和中測(cè)。。近年廣泛采用用磁阻式多極旋旋轉(zhuǎn)變壓器：無電刷、滑滑環(huán)特點(diǎn)：工作可可靠、抗沖擊擊能力強(qiáng)，連連續(xù)高速運(yùn)行行、壽命長(zhǎng)，，成本低，輸輸出信號(hào)電平平高（0.5～1.5V，最高可達(dá)4V），測(cè)量精度度不如感應(yīng)同同步器和光柵柵，但高于普普通旋轉(zhuǎn)變壓壓器，誤差不不超過3.5角秒，所以在在數(shù)控機(jī)床上上的應(yīng)用很有有前途。應(yīng)用：高精度度及各種控制制式電氣變速速雙通道系統(tǒng)統(tǒng)，提高數(shù)控控機(jī)床定位精精度。旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一一個(gè)轉(zhuǎn)子齒距距，氣隙磁導(dǎo)導(dǎo)變化一個(gè)周周期；當(dāng)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)過一周時(shí)時(shí)，氣隙磁導(dǎo)導(dǎo)變化的周期期數(shù)等于轉(zhuǎn)子子齒數(shù)。氣隙隙磁導(dǎo)變化，，輸出繞組感感應(yīng)電勢(shì)變化化。通過測(cè)輸出電電壓幅值的變變化得轉(zhuǎn)子的的轉(zhuǎn)角。感應(yīng)同步器.1感應(yīng)同步器的的結(jié)構(gòu)與種類類1、分類：直線式：由定尺、滑滑尺組成，測(cè)測(cè)直線位移，，用于全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。。旋轉(zhuǎn)式：由定子、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子組成，測(cè)測(cè)量角位移，，用于半閉環(huán)環(huán)伺服系統(tǒng)。。感應(yīng)同步器1．直線感應(yīng)同同步器定尺繞組節(jié)距距w2＝2（a2+b2），W2＝2τ＝2mm滑尺正余弦繞繞組成W或U形。錯(cuò)開1／4w2（電角度π/2）。節(jié)距w1＝2(a1+b1)取w1＝w2或w1＝2/3w2正弦繞組余弦繞組感應(yīng)同步器定尺和滑尺的的基體常用厚度為10mm、與床身材料料熱膨脹系數(shù)相近的的鋼板或鑄鐵鐵，以減小與與機(jī)床的溫度度誤差。平面繞組為銅箔，常用用厚度為0.05mm或0.07mm的純銅箔，用絕緣粘粘結(jié)劑將銅箔箔熱壓粘結(jié)在在基體上，經(jīng)經(jīng)精密照相腐蝕工藝制制成所需印刷刷繞組形式。。定尺繞組表面面涂一層耐切削削液的清漆涂涂層作為保護(hù)層，防止切削液液的飛濺。滑尺繞組表面面貼一層帶塑料料薄膜的絕緣鋁箔，防止因靜電感應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生附加容性性電勢(shì)。感應(yīng)同步器直線式感應(yīng)同同步器有標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)式、窄式、、帶式和3重（速）式等。。標(biāo)準(zhǔn)式：精度最高、使使用最廣；窄式：定尺、滑尺尺寬度比標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)式小，電磁磁感應(yīng)強(qiáng)度減減低，比標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)式精度低，，適用精度較較低或機(jī)床上上安裝位置窄窄小且安裝面面難于加工的的情況；帶式：定尺最長(zhǎng)可至至3m以上，不需接接長(zhǎng)，可簡(jiǎn)化化安裝，定尺尺隨床身熱變變形而變形，，但定尺較長(zhǎng)長(zhǎng)，剛性稍差差，總測(cè)量精精度比標(biāo)準(zhǔn)式式低；3重式：定尺有粗、中中、細(xì)繞組，，為絕對(duì)式檢檢測(cè)系統(tǒng)，特特別適用大型型機(jī)床。感應(yīng)同步器2．圓感應(yīng)同步步器定子、轉(zhuǎn)子采采用不銹鋼、、硬鋁合金等等材料作基板，呈環(huán)形輻射射狀。定子和轉(zhuǎn)子相相對(duì)的一面均均有導(dǎo)電繞組，繞組用厚0.05mm的銅箔構(gòu)成。?；搴屠@組之之間有絕緣層。繞組表面還還加有一層與與繞組絕緣的的屏蔽層，材料為鋁箔箔或鋁膜。感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子繞組：連連續(xù)繞組；定子繞組：分分段式、兩相相正交（相差差90°電角度）sin繞組、cos繞組感應(yīng)同步器.2感應(yīng)同步器的的安裝定尺安裝在機(jī)床的的不動(dòng)部件上上；滑尺安裝在機(jī)床的的移動(dòng)部件上上。安裝防護(hù)罩：：防止切屑和和油污浸入安裝時(shí)必須保保持定尺和滑滑尺平行、兩兩平面間的間間隙約為0．25±0．05mm，其它安裝要要求視具體的的產(chǎn)品說明而而定。保證定定尺和滑尺在在全部工作長(zhǎng)長(zhǎng)度上正常耦耦合，減少測(cè)測(cè)量誤差。感應(yīng)同步器.3感應(yīng)同步器工工作原理定尺：?jiǎn)蜗蚓鶆蚋袘?yīng)繞組組，繞組節(jié)距距2τ，相當(dāng)繞組空間分布的一一個(gè)周期2π滑尺：有兩組組激磁繞組，，為正、余弦弦激磁繞組，，節(jié)距與定尺尺相同，相互互錯(cuò)開1/4節(jié)距，當(dāng)正弦弦繞組和定尺尺對(duì)準(zhǔn)時(shí)，余余弦繞組和定定尺相差τ/2的距離，相當(dāng)當(dāng)于π/2電角度。感應(yīng)同步器滑尺繞組通以以交流激磁電電壓時(shí)，由電電磁感應(yīng)在定定尺上感應(yīng)出出感應(yīng)電壓，，滑尺與定尺間間產(chǎn)生相對(duì)位位移時(shí)，電磁磁耦合的變化化使定尺上感感應(yīng)電壓隨位位移的變化而而變化?；咭苿?dòng)一個(gè)個(gè)節(jié)距,感應(yīng)電壓變化化一個(gè)余弦波波形。利用這這個(gè)感應(yīng)電壓壓的變化進(jìn)行行位置檢測(cè)。E最大E=0E=-EaE=0正弦繞組通電電，定子產(chǎn)生生余弦波的電電動(dòng)勢(shì)余弦繞組通電電，定子產(chǎn)生生正弦波的電電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器有有兩種工作方方式：鑒相工工作方式和鑒鑒幅工作方式式1．鑒鑒相相工工作作方方式式給滑滑尺尺的的正正弦弦、、余余弦弦繞繞組組分分別別通通同同頻頻率率、、同同幅幅值值，，但但相相位位相相差差π/2的交交流流激激磁磁電電壓壓Us＝UmsinωωtUc=Umsin（ωt+ππ/2）=Umcosωωt感應(yīng)應(yīng)同同步步器器若起起始始時(shí)時(shí)滑滑尺尺的的正正弦弦繞繞組組與與定定尺尺的的感感應(yīng)應(yīng)繞繞組組重重合合，，當(dāng)當(dāng)滑滑尺尺移移動(dòng)動(dòng)x距離離時(shí)時(shí)，，滑尺尺正正弦弦繞繞組組和和定定尺尺繞繞組組不不重重合合，，在定定尺尺上上的的感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓為為Ud1＝kUscosθθ＝kUmsinωωtcosθθk—電磁磁耦耦合合系系數(shù)數(shù)；；Um—激磁磁電電壓壓幅幅值值；；θ—滑尺尺繞繞組組相相對(duì)對(duì)定定尺尺繞繞組組電電氣氣相相位位角角。。θ的大大小小為為go感應(yīng)應(yīng)同同步步器器滑尺尺余余弦弦繞繞組組和和定定尺尺繞繞組組相相差差l／4節(jié)距距，，在定定尺尺上上的的感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓為為Ud2＝kUccos（θ＋π/2）＝＝－－kUmsinθθcosωωt定尺尺和和滑滑尺尺交交變變磁磁通通經(jīng)經(jīng)氣氣隙隙而而耦耦合合，，應(yīng)應(yīng)用用疊疊加加原原理理得得定定尺尺繞繞組組的的感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓Ud=Ud1＋Ud2＝kUmsin（ωt－θ）其中中可見見，，Ud～x，通通過過測(cè)測(cè)量量定定尺尺感感應(yīng)應(yīng)電電壓壓相相位位ωt－θ，可可得得滑滑尺尺位位移移量量x感應(yīng)同步步器將稱稱為相移—位移轉(zhuǎn)換換系數(shù)。例：設(shè)節(jié)節(jié)距2τ=2㎜，則若脈沖當(dāng)當(dāng)量δ＝2μm/脈沖，則則相移——位移系數(shù)數(shù)θρ為感應(yīng)同步步器UmsinωωtUmcosωωt要求輸出出400Hz的調(diào)相信信號(hào)。Δθ=1.8°°/脈沖，則則計(jì)數(shù)器器的容量量應(yīng)為200，觸發(fā)脈脈沖的頻頻率應(yīng)為為80kHz。kUmsin（ωt－θ2）kUmsin（ωt－θ1）感應(yīng)同步步器2．鑒幅工工作方式式給滑尺正正、余弦弦繞組分分別通同同相位、、同頻率率、幅值值不同的的激磁電電壓Us＝UsmsinωωtUc＝Ucmsinωωt給定電氣氣角為α?xí)r，交流流激磁電電壓Us、Uc的幅值分分別為Usm＝UmsinααUcm＝Umcosααα——電氣角。。感應(yīng)同步步器根據(jù)疊加加原理，，可得定定尺繞組組感應(yīng)電電壓Ud=Uscosθθ－Ucsinθθ＝Umsin（α－θ）sinωωt可見，Ud的幅值Umsin（α－θ）～θ，若已知知電氣角角α，則測(cè)量量出Umsin（α－θ）可間接接求出θ值，從而而求出x的大小。。特別是：：當(dāng)Ud＝0時(shí)，α＝θ，因此，，逐漸改改變?chǔ)林?，使Ud＝0，便可求求出θ值，從而而求出x。感應(yīng)同步步器令很很小時(shí)時(shí)Ud=Uscosθθ－Ucsinθθ＝Umsin（α－θ）sinωωt≈UmΔθsinωωt將式代代入入上式可見，當(dāng)當(dāng)Δx很小時(shí)，，Ud的幅值與與Δx成正比，，可通過過測(cè)量Ud的幅值來來測(cè)定Δx。感應(yīng)同步步器Ud～Δx：每改變一一個(gè)Δx的位移增增量時(shí)，，就有電電壓Ud據(jù)此可實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)位位移增量量的高精精度細(xì)分分?？深A(yù)預(yù)先設(shè)定定某一門門檻電平平，當(dāng)Ud值達(dá)到該該門檻電電平時(shí)，，就產(chǎn)生生一個(gè)脈脈沖信號(hào)號(hào)，用該該脈沖信信號(hào)去控控制修改改激磁電電壓線路路，使其其產(chǎn)生合合適的Us、Uc，使Ud重新降低低到門檻檻電平以以下，這這樣：位移量Δx數(shù)字量——脈沖，實(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)對(duì)位移的的測(cè)量。。感應(yīng)同步步器將指令脈脈沖與反反饋來的的實(shí)際脈脈沖值進(jìn)進(jìn)行比較較得到數(shù)數(shù)字量位位置誤差差，后經(jīng)經(jīng)D/A控制伺服服機(jī)構(gòu)辨相產(chǎn)生實(shí)際際脈沖α跟隨θ變化感應(yīng)同步步器.4感應(yīng)同步步器的特特點(diǎn)1．精度高高直接對(duì)機(jī)機(jī)床位移移進(jìn)行測(cè)測(cè)量，不不經(jīng)機(jī)械械傳動(dòng)裝裝置，測(cè)測(cè)量精度度主要取取決于尺尺子的精精度。定尺的節(jié)節(jié)距誤差差有平均均自補(bǔ)償償作用，，定尺上上感應(yīng)電電壓信號(hào)號(hào)有多周周期的平平均效應(yīng)應(yīng)，降低低了繞組組局部尺尺寸制造造誤差的的影響，，從而達(dá)達(dá)到較高高的測(cè)量量精度。。２．測(cè)量量長(zhǎng)度不不受限制制可采用多多塊定尺尺接長(zhǎng)，，增大測(cè)測(cè)量尺寸寸，行程程為幾米米到幾十十米，可可實(shí)現(xiàn)中中型、大大型機(jī)床床工作臺(tái)臺(tái)位移的的直線測(cè)測(cè)量感應(yīng)同步步器３．工作作可靠、、抗干擾擾性強(qiáng)感應(yīng)同步步器金屬屬基板和和床身鑄鑄鐵的熱熱脹系數(shù)數(shù)相近，，當(dāng)溫度變變化時(shí)，，兩者的的變化規(guī)規(guī)律相同同，還能能獲得較較高的重復(fù)精度度；圓感應(yīng)同同步器的的基板受受熱后各各方向的的熱漲量量對(duì)稱于于圓心，不影影響測(cè)量量精度。。感應(yīng)同步步器是非非接觸式式的空間間耦合器器件，所所以對(duì)尺尺面防護(hù)要要求低，，可選擇擇耐溫性性能良好好的非導(dǎo)導(dǎo)磁性涂涂料作保護(hù)層，，加強(qiáng)感感應(yīng)同步步器的抗抗溫防濕濕能力。。感應(yīng)同步步器４．維護(hù)護(hù)簡(jiǎn)單、、壽命長(zhǎng)長(zhǎng)定尺和滑滑尺不接接觸，無無摩擦、、磨損，，使用壽壽命很長(zhǎng)長(zhǎng)。加防護(hù)罩罩，防止止切屑進(jìn)進(jìn)入定、、滑尺之之間滑傷傷導(dǎo)片及及防止灰塵塵、油污污及沖擊擊振動(dòng)。。是電磁耦耦合器件件，不需需光源、、光電元元件，不不存在元元件老化及及光學(xué)系系統(tǒng)故障障等問題題。５．抗擾擾能力強(qiáng)強(qiáng)、工藝藝性好、、成本較較低，便便于復(fù)制制和成批批生產(chǎn)。。６．輸出出信號(hào)比比較微弱弱，需要要放大倍倍數(shù)較高高的前置置放大器器。光柵定義：利用光的的透射、、衍射制制成的光光電檢測(cè)測(cè)元件組成：標(biāo)尺光柵柵：固定定在機(jī)床床活動(dòng)件件上光柵讀數(shù)數(shù)頭：裝裝在機(jī)床床固定件件上工作臺(tái)移移動(dòng)，產(chǎn)產(chǎn)生相對(duì)對(duì)位移標(biāo)尺光柵尺身安裝孔

掃描頭（與移動(dòng)部件固定）可移動(dòng)電纜光柵光柵通常意義義上講，，光柵按按用途分分有兩大大類：物理光柵柵（衍射射光柵））：刻線線細(xì)密，，線紋密密度200～500條/㎜，線紋相相互平行行且距離離相等（（柵距））。柵距距0.002～0.005㎜，主要是是利用光光的衍射射原理用用于光譜譜分析和和光波波波長(zhǎng)的測(cè)測(cè)定。計(jì)量光柵柵：刻線線稍粗，，線紋密密度25條/㎜、50條/㎜、100條/㎜、250條/㎜等，即柵柵距為0.004～0.25㎜，主要是是利用光光的透射射和反射射現(xiàn)象，，用于數(shù)數(shù)控機(jī)床床檢測(cè)系系統(tǒng)。這里所討討論的光光柵是指指計(jì)量光光柵。光柵計(jì)量光柵柵：高精精度數(shù)控控機(jī)床的的位置檢檢測(cè)裝置置，用于于閉環(huán)控制系系統(tǒng)，可可測(cè)量位位移和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角。讀讀數(shù)速率率高（0—數(shù)十萬次/每秒）非非常適用用動(dòng)態(tài)測(cè)測(cè)量。一、光柵柵的種類類與精度度按形狀：：長(zhǎng)光柵柵（直線線光柵））、圓光光柵。長(zhǎng)長(zhǎng)光柵檢檢測(cè)線位位移，圓圓光柵測(cè)測(cè)量角位位移按制作原原理：玻玻璃透射射光柵、、金屬反反射光柵柵。光柵.1光柵的種種類與精精度１．長(zhǎng)光光柵（1）玻璃透射射光柵是在玻璃璃的表面面上用真真空鍍膜膜法鍍一一層金屬膜膜，再涂涂上一層層均勻的的感光材材料，用用照相腐蝕蝕法制成透明明與不透透明間隔隔相等的的線紋。。特點(diǎn)：：1）光源可可采用垂垂直入射射，光電電元件可可直接接接受光信信號(hào)，因因此信信號(hào)幅度度大，讀讀數(shù)頭結(jié)結(jié)構(gòu)比較較簡(jiǎn)單；；2）每毫米米上線紋紋數(shù)多，，一般為為100、125、250條/mm，再經(jīng)過過電路細(xì)細(xì)分，可可做到微微米級(jí)的的分辨率率。光柵（2）金屬反射射光柵是在鋼尺尺或不銹銹鋼的鏡鏡面上用用照相腐腐蝕法或用用鉆石刀刀直接刻刻劃制成成的光柵柵線紋；；常用的的線紋數(shù)為4、10、25、40、50條/mm，分辨率率低。特點(diǎn)：1）標(biāo)尺光光柵的線線膨脹系系數(shù)很容容易做到到與機(jī)床床材料一一致；2）標(biāo)尺光光柵的安安裝和調(diào)調(diào)整比較較方便；；3）安裝面面積較小?。?）易于接接長(zhǎng)或制制成整根根的鋼帶帶長(zhǎng)光柵柵；5）不易碰碰碎。光柵２．圓光光柵在玻璃圓圓盤外環(huán)環(huán)端面上上，做成成黑白相相間條紋紋，條紋紋呈輻射狀，，相互間間夾角（（柵距角角）相等等。不同同的使用用要求在圓周內(nèi)內(nèi)的線紋紋數(shù)不相相同。一一般有3種形式：：（1）六十進(jìn)進(jìn)制，如如圓周內(nèi)內(nèi)的線紋紋數(shù)為：：10800，21600，32400，64800等；（2）十進(jìn)制制，如圓圓周內(nèi)的的線紋數(shù)數(shù)為：1000，2500，5000等；（3）二進(jìn)制制，如圓圓周內(nèi)的的線紋數(shù)數(shù)為：512，1024，2048等。一個(gè)圓形被均分成成360度，每一度有有60角分，一一角分等等于60角秒光柵３．計(jì)量量光柵的的精度取決于光光柵尺本本身的制制造精度度，即計(jì)計(jì)量光柵柵任意兩兩點(diǎn)間的誤差差。激光技術(shù)術(shù)的發(fā)展展使光柵柵制作精精度得到到很大提提高，可可達(dá)微米級(jí)，，再通過過細(xì)分電電路可達(dá)達(dá)0.1μμm、甚至更更高，如如0.025μm。光柵檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)的的工作原原理基于于莫爾條紋紋的形成原原理莫爾條紋紋是由若若干光柵柵線紋干干涉形成成的.各種光柵柵中以玻玻璃衍射射光柵的的精度為為最高光柵.2光柵結(jié)構(gòu)構(gòu)與測(cè)量量原理1.光柵的結(jié)結(jié)構(gòu)標(biāo)尺光柵柵、指示示光柵上上均勻刻刻有條紋紋，不透透光寬度度（縫隙隙寬度））a，透光寬寬度（刻刻線寬度度）b，設(shè)柵距距為d，d＝a+b。通常a=b。安裝時(shí)時(shí)嚴(yán)格要要保證標(biāo)標(biāo)尺光柵柵和指示示光柵的的平行度度及兩者者間隙（（一般0.05㎜或0.1㎜㎜）光柵2）光光柵柵讀讀數(shù)數(shù)頭頭作用用：：將將莫莫爾爾條條紋紋的的光光信信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成電電脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)。。結(jié)構(gòu)構(gòu)分分類類：：分分光光讀讀數(shù)數(shù)頭頭、、垂垂直直入入射射讀讀數(shù)數(shù)頭頭、、反反射射讀讀數(shù)數(shù)頭頭垂直直入入射射讀讀數(shù)數(shù)頭頭分光光讀讀數(shù)數(shù)頭頭反射射讀讀數(shù)數(shù)頭頭光柵柵上述述光光柵柵用用于于增量量式式測(cè)測(cè)量量，有有的的光光柵柵讀讀數(shù)數(shù)頭頭設(shè)設(shè)有有—個(gè)絕絕對(duì)對(duì)零零點(diǎn)點(diǎn)，，當(dāng)當(dāng)停停電電或或其其他他原原因因記記錯(cuò)錯(cuò)數(shù)數(shù)字字時(shí)時(shí)，，可可重重新新對(duì)對(duì)零零（（方方法法：：在在兩兩光光柵柵上上分分別別有有一一小小段段光光柵柵，，這這兩兩小小段段光光柵柵重重合合時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)出出零位位信信號(hào)號(hào)）光柵柵采采用用與與機(jī)機(jī)床床材材料料膨膨脹脹系系數(shù)數(shù)接接近近的的K8等玻玻璃璃材材料料，，測(cè)測(cè)量量精精度度較較高高的的光光柵柵在在恒恒溫溫場(chǎng)場(chǎng)所所或或進(jìn)進(jìn)行行密密封封使使用用。。用直直線線光光柵柵測(cè)測(cè)量量時(shí)時(shí)標(biāo)標(biāo)尺尺光光柵柵與與行行程程等等長(zhǎng)長(zhǎng)，，通通常常光光柵柵長(zhǎng)長(zhǎng)度度為為1m。行行程程大大于于1m時(shí)，，需需要要將將光光柵柵接接長(zhǎng)長(zhǎng)光柵柵2光柵柵的的基基本本測(cè)測(cè)量量原原理理———莫爾爾條條紋紋橫向向透透光光亮亮帶帶橫向向暗暗帶帶wd均勻刻線主光柵指示光柵夾角明暗相間條紋莫爾條紋移動(dòng)光柵柵通過過讀讀出出移移動(dòng)動(dòng)的的莫爾爾條條紋紋條條數(shù)數(shù)，，計(jì)計(jì)算算出出運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)部部件件的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確位位移移。橫向向透透光光亮亮帶帶橫向向暗暗帶帶柵距距光柵柵莫爾爾條條紋紋特特性性：：（1）光光學(xué)學(xué)放放大大作作用用放大大比比k為：若d=0.01mm，θ＝0.01rad，則則w＝1mm，k＝100光柵柵（2）實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)平平均均誤誤差差作作用用莫爾爾條條紋紋→大量量光光柵柵線線紋紋干干涉涉→誤差差平平均均效效應(yīng)應(yīng)→克服服個(gè)個(gè)別別/局部部誤誤差差→提高高精精度度（3）莫莫爾爾條條紋紋移移動(dòng)動(dòng)與與柵柵距距移移動(dòng)動(dòng)成成比比例例光柵柵移移動(dòng)動(dòng)一一個(gè)個(gè)柵柵距距d→莫爾爾條條紋紋沿沿垂垂直直方方向向移移動(dòng)動(dòng)一一個(gè)間間距距w若光光柵柵移移動(dòng)動(dòng)方方向向相相反反，，莫莫爾爾條條紋紋移移動(dòng)動(dòng)方方向向也也相相反反。。光柵柵.3光柵柵測(cè)測(cè)量量系系統(tǒng)統(tǒng)光強(qiáng)強(qiáng)信信號(hào)號(hào)變變?yōu)闉橥l頻率率的的電電壓壓信信號(hào)號(hào)標(biāo)尺尺光光柵柵移移動(dòng)動(dòng)過過程程中中，，莫莫爾爾條條紋紋交交替替出出現(xiàn)現(xiàn)由由亮亮帶帶到到暗暗帶帶、、暗暗帶帶到到亮亮帶帶，，光光強(qiáng)強(qiáng)度度分分布布近近似似余余弦弦曲曲線線，，光光電電元元件件接接收收到到的的光光通通量量忽忽大大忽忽小小，，產(chǎn)產(chǎn)生生近近似似正正弦弦曲曲線線的的電電壓壓信信號(hào)號(hào)光柵柵四倍倍頻頻細(xì)細(xì)分分光柵柵鑒向向倍倍頻頻裝裝置置d光柵柵鑒向向倍倍頻頻電電路路作作用用:辨向向、、細(xì)細(xì)分分，，提提高高光光柵柵的的分分辨辨率率。。四倍倍頻頻細(xì)細(xì)分分：就是是從從一一個(gè)個(gè)莫莫爾爾條條紋紋之之產(chǎn)產(chǎn)生生一一個(gè)個(gè)電電脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)，，變變成成為為0°°、90°°、180°°、270°°都有有脈脈沖沖輸輸出出，，一一個(gè)個(gè)周周期期內(nèi)內(nèi)送出出4個(gè)脈脈沖沖。。分分辨辨率率提提高高4倍。。分辨辨率率取取決決于于光光柵柵柵柵距距d和鑒鑒向向倍倍頻頻的的倍倍數(shù)數(shù)n，即即：：分辨辨率率＝＝d/n。例：：光光柵柵線線紋紋密密度度50條/mm（柵柵距距20μμm），，經(jīng)經(jīng)4倍頻處處理理后后，，線線紋紋密密度度提提高高到到200條/mm，工工作作臺(tái)臺(tái)每每移移動(dòng)動(dòng)5μμm送出出一一個(gè)個(gè)脈脈沖沖，，即即分分辨辨率率為為5μμm，提提高高4倍。。光柵柵光柵柵在在數(shù)數(shù)控控車車床床上上的的安安裝裝位位置置光柵柵光柵柵在在數(shù)數(shù)控控鏜鏜銑銑床床上上的的安安裝裝位位置置磁柵柵磁柵柵（（磁磁尺尺））：：用電電磁磁方方法法計(jì)計(jì)算算磁磁波波數(shù)數(shù)目目的的一一種種位位置檢檢測(cè)測(cè)元元件件。用用于于線線和和角角位位移移測(cè)測(cè)量量。。與與感感應(yīng)應(yīng)同同步步器器、、光光柵相相比比，，測(cè)測(cè)量量精精度度略略低低。。優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：：1．制制作作簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，，安安裝裝、、調(diào)調(diào)整整方方便便，，成成本本低低。。錄錄制制完完的的磁磁化化信信號(hào)號(hào)，，可可抹抹去去重重錄錄。?？煽砂舶惭b裝在在機(jī)機(jī)床床上上再再錄錄磁磁，，避避免免安安裝裝誤誤差差。。2．長(zhǎng)長(zhǎng)度度可可任任意意選選擇擇，，亦亦可可錄錄制制任任意意節(jié)節(jié)距距的的磁磁信信號(hào)號(hào)。。3．對(duì)對(duì)使使用用環(huán)環(huán)境境要要求求低低。。在在油油污污、、粉粉塵塵較較多多的的環(huán)環(huán)境境中中應(yīng)應(yīng)用用，，具具有有較較好好的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。磁柵柵.1磁柵柵的的工工作作原原理理與與結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)組成成：：磁性性標(biāo)標(biāo)尺尺、、磁磁頭頭和和檢檢測(cè)測(cè)電電路路。。工作作原原理理：：用錄錄磁磁磁磁頭頭將將相相等等節(jié)節(jié)距距（（常常為為20μμm或50μμm）周周期變變化化的的電電信信號(hào)號(hào)記記錄錄到到磁磁性性標(biāo)標(biāo)尺尺上上，，作作為為測(cè)測(cè)量量位位移移量量的的基準(zhǔn)準(zhǔn)尺尺。。磁柵柵1）磁磁性性標(biāo)標(biāo)尺尺的的等等節(jié)節(jié)距距錄錄磁磁的的精精度度要要求求很很高高2）磁頭采用用磁通響應(yīng)應(yīng)型磁頭（（靜態(tài)磁頭頭）檢測(cè)時(shí)，用用拾磁磁頭頭讀取記錄錄在磁性標(biāo)標(biāo)尺上的磁磁信號(hào)，通通過檢測(cè)電電路將位移移量用數(shù)字字顯示出來來或送至位位置控制系系統(tǒng)磁柵1．磁性標(biāo)尺尺非導(dǎo)磁材料料基體（銅、、不銹鋼或或合金材料料）上，用用涂敷、化學(xué)沉沉積或電鍍鍍鍍一層10～30μm厚的高導(dǎo)磁磁材料，形成均勻磁磁性膜。使用錄磁磁磁頭使磁膜膜磁化成節(jié)節(jié)距（0.05㎜㎜、0.10㎜㎜、0.20㎜㎜、1.0㎜等）相等的的周期變化化磁化信號(hào)號(hào)（脈沖、、正弦波或飽和和磁波），，作為測(cè)量量基準(zhǔn)。在磁尺表面面涂一層1～2μm厚的耐磨塑塑料保護(hù)層層，防磁頭與磁尺尺頻繁接觸觸、導(dǎo)致磁磁膜磨損。。磁柵2．磁頭把反映空間間位置變化化的磁化信信號(hào)檢測(cè)出出來，轉(zhuǎn)換換成電信號(hào)，輸送送給檢測(cè)電電路。a.動(dòng)態(tài)磁頭:有一組輸出出繞組，磁磁頭和磁尺尺有一定相相對(duì)速度時(shí)能讀取取磁化信號(hào)號(hào)，用于錄錄音機(jī)、磁磁帶機(jī)的拾拾磁磁頭，不能測(cè)測(cè)量位移。。b.靜態(tài)磁頭:磁尺與磁頭頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度很低低或處于靜靜止時(shí)（即數(shù)控機(jī)機(jī)床低速運(yùn)運(yùn)動(dòng)和靜止止時(shí)）能測(cè)測(cè)量位移或或位置。靜態(tài)磁磁頭在在普通通動(dòng)態(tài)態(tài)磁頭頭上加加帶勵(lì)勵(lì)磁線線圈的的可飽飽和鐵心，，利用用了可可飽和和鐵心心的磁磁性調(diào)調(diào)制原原理。。靜態(tài)磁磁頭又又可分分為單單磁頭頭、雙雙磁頭頭和多多磁頭頭。磁柵柵磁柵的的工作作原理理與結(jié)結(jié)構(gòu)激磁繞繞組通通高頻頻激磁磁電流流I＝I0sin（ω0t／2）I的瞬時(shí)時(shí)值＞＞某一一數(shù)值值時(shí)，，橫臂臂上鐵鐵芯材材料飽飽和，，磁阻阻很大大，磁磁路被被阻斷斷，磁磁性標(biāo)標(biāo)尺的的磁通通Φ0不通過過磁頭頭閉合合，輸輸出線線圈不不與Φ0交鏈。。I的瞬時(shí)時(shí)值＜＜某一一數(shù)值值時(shí)，，橫臂臂中磁磁阻降降低到到很小小，磁磁路開開通，，輸出出線圈圈與Φ0交鏈。。（1）磁通通響應(yīng)應(yīng)型磁磁頭（（有可飽飽和鐵鐵芯的的二次次諧波波磁性性調(diào)制制器））磁柵柵激磁電電流一一個(gè)周周期內(nèi)內(nèi)兩次次過零零、兩兩次出出現(xiàn)峰峰值，，磁開開關(guān)通通斷各各兩次次。輸輸出線線圈輸輸出的的信號(hào)號(hào)是一一個(gè)調(diào)調(diào)幅信信號(hào)：e—輸出線線圈輸輸出的的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)；；E0—輸出線線圈輸輸出的的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)峰峰值；；λ—磁性標(biāo)標(biāo)尺上上的磁磁化信信號(hào)節(jié)節(jié)距；；x—磁頭對(duì)對(duì)磁性性標(biāo)尺尺的位位移量量；ω—輸出線線圈感感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的頻頻率，，是激激磁電電流I的頻率率ω0的2倍。e和磁性性標(biāo)尺尺與磁磁頭相相對(duì)速速度無無關(guān)，，而是是由位位移量量X決定的的選用磁磁尺的的某一一N極作位位移零零點(diǎn)測(cè)測(cè)出e＝0，的次次數(shù)，，根據(jù)據(jù)磁性性標(biāo)尺尺的磁磁信號(hào)號(hào)節(jié)距距λ，計(jì)算算出位位移量量x磁柵柵（2）多間間隙磁磁通響響應(yīng)型型磁頭頭多間隙隙磁頭頭中每每一個(gè)個(gè)磁頭頭以相相同的的間距距λm／2配置，，相鄰鄰兩磁磁頭的的輸出出繞組組反相串接，，得到到的總總輸出出電壓壓為每每個(gè)磁磁頭輸輸出電電壓的的疊加加。磁柵柵磁尺辨辨向原原理與與光柵柵、感感應(yīng)同同步器器一致致，分分鑒相相和鑒鑒幅兩兩種測(cè)測(cè)量方方式。。雙磁頭頭：兩兩磁頭頭通頻頻率相相同、、相位位差90°°的激磁磁電流流，則則兩個(gè)個(gè)磁頭頭的激激磁繞繞組的的輸出出電壓壓分別別為：：磁柵柵3．磁柵柵檢測(cè)測(cè)電路路磁頭激激磁電電路，，讀取信信號(hào)的的放大大、濾濾波及及辨向向電路路，細(xì)分內(nèi)內(nèi)插電電路，，顯示及及控制制電路路等有幅值值測(cè)量量和相相位測(cè)測(cè)量?jī)蓛煞N，，以相相位測(cè)測(cè)量應(yīng)應(yīng)用較較多。。相位檢檢測(cè)是是將第第1組磁頭頭的激激磁電電流移移相45°°，或?qū)⑺牡妮敵龀鲂盘?hào)號(hào)移相相90°°磁柵柵兩組磁磁頭輸輸出信信號(hào)求求和，，得：：磁柵相相位檢檢測(cè)系系統(tǒng)的的磁頭頭輸出出信號(hào)號(hào)與感感應(yīng)同同步器器在鑒鑒相工工作方方式下下的輸輸出號(hào)號(hào)相似似。所所以，，它們們的檢檢測(cè)電電路也也基本本相似似。磁柵柵二、磁磁柵位位置檢檢測(cè)裝裝置的的結(jié)構(gòu)構(gòu)類型型按磁性性標(biāo)尺尺的基基體形形狀分分為：：測(cè)直線線位移移：實(shí)體型型磁柵柵、帶帶狀磁磁柵和和線狀狀磁柵柵測(cè)角位位移：：回轉(zhuǎn)型型磁柵柵實(shí)體型型磁柵柵用于于精度度要求求較高高場(chǎng)合合，其其制造造長(zhǎng)度度有限限，因因此應(yīng)應(yīng)用較較少磁柵柵帶狀磁磁柵的的磁尺尺固定定在用用低碳碳鋼做做的屏屏蔽殼殼體內(nèi)內(nèi)，以以一定定的預(yù)預(yù)緊力力繃緊緊在框框架或或支架架中，，框架架固定定在機(jī)機(jī)床上上，使使磁尺尺與機(jī)機(jī)床一一起伸伸縮，，減少少溫度度對(duì)測(cè)測(cè)量精精度的的影響響。帶帶狀磁磁尺可可做得得較長(zhǎng)長(zhǎng)，一一般是是1m以上，，主要要應(yīng)用用量程程較大大、安安裝面面不易易安排排的場(chǎng)場(chǎng)合。。磁柵柵線狀磁磁柵的的磁尺尺是具具有一一定直直徑的的圓棍棍形狀狀，磁磁頭具具有特特殊結(jié)結(jié)構(gòu)，，是多多間隙隙的磁磁通響響應(yīng)型型的磁磁頭，，把磁磁尺包包在中中間，，對(duì)周周圍電電磁起起到屏屏蔽的的作用用，具具有抗抗干擾擾能力力強(qiáng)、、輸出出信號(hào)號(hào)大、、精度度高等等特點(diǎn)點(diǎn)，但但不易易做長(zhǎng)長(zhǎng)，用用于小小型精精密機(jī)機(jī)床或或結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊湊的測(cè)測(cè)量機(jī)機(jī)中磁柵柵回轉(zhuǎn)型型磁柵柵是一一種盤盤形或或鼓形形磁柵柵，磁磁頭和和帶狀狀磁尺尺的磁磁頭相相同，，主要要用于于角位位移測(cè)測(cè)量編碼器器1、定義義：一種旋旋轉(zhuǎn)式式測(cè)量量元件件，裝裝在被被測(cè)軸軸上，，隨被被測(cè)軸軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，將將被測(cè)測(cè)軸的的角位位移轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成成增量量脈沖沖形式式或絕絕對(duì)式的代代碼形形式。。2、分類類：接觸式式光電式式電磁式式工作臺(tái)絲杠編碼器電機(jī)信號(hào)航航空插插頭（參考考德國(guó)國(guó)沃申申道夫夫公司司資料料）編碼器器編碼器器拉線式式角編編碼器器利用用線輪輪，能能將直直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成成旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)。編碼器器6.接觸式式編碼碼器是一種種絕對(duì)對(duì)值式式的檢檢測(cè)裝裝置，，可直直接把把被測(cè)測(cè)轉(zhuǎn)角角用數(shù)數(shù)字代代碼表表示出出來，，每一一個(gè)角角度位位置均均有唯唯一對(duì)對(duì)應(yīng)的的代碼碼。這種測(cè)測(cè)量方方式即即使斷斷電或或切斷斷電源源，也也能讀讀出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)角角度。。編碼器器n位二進(jìn)進(jìn)制碼碼盤，，有n圈碼道道，圓圓周均均分2n等份，，即有有2n個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)表示示不同同位置置，能能分辨辨的最最小角角度α＝360°/2n。n越大，，能分分辨的的角度度越小小，測(cè)測(cè)量精精度越越高。。例：電電刷由由位置置（0111）向位位置（（1000）過渡渡時(shí)，，可能會(huì)會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)8～15之間的的任一一十進(jìn)進(jìn)制數(shù)數(shù)。這這種誤誤差稱稱為非單值值誤差差。消除誤誤差：：采用循環(huán)碼碼（雷格碼碼）。各碼碼道的的數(shù)碼碼不同時(shí)改改變，，任何何兩個(gè)個(gè)相鄰鄰數(shù)碼碼間只只有一一位是是變化化的，，每次只切切換一一位數(shù)數(shù)，把把誤差差控制制在最最小單單位內(nèi)內(nèi)。編碼器器目前接接觸式式碼盤盤可做做到8～14位二進(jìn)進(jìn)制。。若要求求位數(shù)數(shù)更多多，則則采用用組合合碼盤盤，一一個(gè)作作為粗粗計(jì)碼碼盤，一一個(gè)作作為精精計(jì)碼碼盤。。精計(jì)計(jì)碼盤盤轉(zhuǎn)一一圈，，粗計(jì)計(jì)碼盤盤依次轉(zhuǎn)一一格。。接觸式式絕對(duì)對(duì)值編編碼器器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單單、體體積小小、輸輸出信信號(hào)強(qiáng)強(qiáng)。缺點(diǎn)：電刷刷磨損損造成成壽命命降低低，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不不能太太高（（每分分鐘幾幾十轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)），，精度度受外外圈（（最低低位））碼道道寬度度限制制。使使用范范圍有有限。。編碼碼器器6.光電電式式編編碼碼器器編碼碼器器脈沖沖編編碼碼器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)增量量式式光電電編編碼碼器器按按每每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)出出脈脈沖沖數(shù)數(shù)的的多多少少分分多多種種型號(hào)號(hào)，，數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床最最常常用用的的如如表表所所列列，，根根據(jù)據(jù)數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床絲絲杠杠螺距距來來選選用用。。脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖移動(dòng)量（mm）2000P／r2，3，4，6，82500P／r5，103000P／r3，6，12組成成：：光源源、、聚聚光光鏡鏡、、光光欄欄板板、、光光電電碼碼盤盤、、光光電電元元件件、、信信號(hào)號(hào)處處理理電電路路編碼碼器器編碼碼器器在在數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床中中有有兩兩種種安安裝裝方方式式：：一、、和和伺伺服服電電機(jī)機(jī)同同軸軸聯(lián)聯(lián)接接，，為為內(nèi)內(nèi)裝裝式式編編碼碼器器，，編編碼碼器器在在進(jìn)進(jìn)給給傳傳動(dòng)動(dòng)鏈鏈的的前前端端；；二、、連連接接在在滾滾珠珠絲絲杠杠末末端端，，為為外外裝裝式式編編碼碼器器。。外裝裝式式包包含含的的傳傳動(dòng)動(dòng)鏈鏈誤誤差差比比內(nèi)內(nèi)裝裝式式多多，，位位置置控控制制精精度度較高高；；內(nèi)內(nèi)裝裝式式安安裝裝方方便便。。安裝裝套套編碼碼器器的的安安裝裝方方式式1.編碼碼器器的的套套式式安安裝裝安裝裝軸軸2.編碼碼器器的的軸軸式式安安裝裝編碼碼器器編碼碼器器光電電脈脈沖沖編編碼碼器器碼盤盤及及狹狹縫縫轉(zhuǎn)軸軸光敏敏元元件件光欄欄板板及及辨辨向向用用的的A組、、B組狹狹縫縫光源源ABZ零位位標(biāo)標(biāo)志志編碼碼器器判別別旋旋向向：：在編編碼碼盤盤兩兩側(cè)側(cè)安安裝A組與與B組兩兩組組狹狹縫縫，，彼彼此此錯(cuò)錯(cuò)開1/4節(jié)距距，，兩兩組組狹狹縫縫相相對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的光光敏敏元元件件，，產(chǎn)產(chǎn)生生兩兩組組近近似似正正弦波波的的電電流流信信號(hào)號(hào)A、B，彼彼此此相差差90相位位，，經(jīng)經(jīng)放放大大整整形形電電路后后變變成成方方波波，，用用于于辨辨相相。。A相超超前前，，正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；；B相超超前前，，反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)編碼碼器器A、B兩相相的的作作用用如何何進(jìn)進(jìn)行行位位置置和和速速度度的的測(cè)測(cè)量量？？☆根據(jù)據(jù)脈脈沖沖數(shù)數(shù)目目可可得得被被測(cè)測(cè)軸軸的的角角位位移移；；☆根據(jù)據(jù)脈脈沖沖頻頻率率可可得得被被測(cè)測(cè)軸軸的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速；；如何何辨辨別別轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸方方向向？？☆根據(jù)據(jù)A、B兩相相相相位位超超前前滯滯后后關(guān)關(guān)系系可可判判斷斷被被測(cè)測(cè)軸軸旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方方向向。。如何何提提高高分分辨辨率率？？☆后續(xù)續(xù)電電路路可可利利用用A、B兩相相的的90°°相位位差差進(jìn)進(jìn)行行細(xì)細(xì)分分處處理理（（四四倍倍頻頻電電路路實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)））。。編碼器碼盤里圈，，有一條狹狹縫Z，每轉(zhuǎn)能產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)脈脈沖，該脈沖信號(hào)又又稱“零點(diǎn)脈沖”，作為測(cè)量量的起始基基準(zhǔn)。Z相的作用：：被測(cè)軸的周周向定位基基準(zhǔn)信號(hào)被測(cè)軸的旋旋轉(zhuǎn)圈數(shù)記記數(shù)信號(hào)編碼器測(cè)量精度為為能分辨的的最小角度度，分辨角角α＝360°/狹縫數(shù)。如條條紋數(shù)為1024，則α＝360°/1024＝0.352°。光電編碼器器的輸出信信號(hào)為差動(dòng)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)進(jìn)行倍頻處處理，進(jìn)一步提高分分辨力。例如：配置置2000脈沖／r光電編碼器器的伺服電電機(jī)直接驅(qū)驅(qū)動(dòng)8mm螺距的滾珠珠絲杠，經(jīng)經(jīng)4倍頻處理