磁 柵 式 傳 感 器

磁柵式傳感器XXXXX2021/6/2711磁柵傳感器的工作原理2磁柵式傳感器應(yīng)用3磁柵式傳感器結(jié)構(gòu)和分類2021/6/272一、磁柵式傳感器結(jié)構(gòu)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)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。2021/6/2731．磁柵的組成磁柵傳感器是由磁柵（磁尺）、磁頭、檢測電路組成。1－磁尺；2－尺基；3－磁性薄膜；4－鐵心；5－磁頭2021/6/274磁柵的外形及結(jié)構(gòu)圖磁尺靜態(tài)磁頭接信號處理電路固定孔2021/6/2752．磁柵的類型長磁柵圓磁柵（測量直線位移）（測量角位移）尺形帶形同軸形2021/6/2761－磁頭2－磁柵3－屏蔽罩4－基座5－軟墊圓磁柵2021/6/277磁尺磁柵外觀圖磁頭2021/6/278磁頭與磁尺相對運(yùn)動時的輸出波形二、磁柵傳感器的工作原理1．基本工作原理磁柵傳感器工作原理動畫演示2021/6/279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(dǎo)磁性材料做尺基，

在尺基的上面鍍一層均勻的磁性薄膜，

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(qiáng)，

在S、S重疊處為負(fù)的最強(qiáng)。

磁尺的斷面和磁化圖形如圖所示。

1．基本工作原理磁柵傳感器示意圖2021/6/2710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5kHz或25kHz，

幅值約為200mA。

勵磁電流使磁芯的可飽和部分（截面較小）在每周期內(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(dǎo)磁，磁柵上的漏磁通使輸出繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e?？梢姼袘?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．基本工作原理磁頭輸出的電勢信號經(jīng)檢波，保留其基波成分，可用下式表示：

Em－感應(yīng)電勢的幅值W－磁柵信號的節(jié)距x－機(jī)械位移量2021/6/27112．信號處理方式當(dāng)兩只磁頭勵磁線圈加上同一勵磁電流時，兩磁頭輸出繞組的輸出信號為：式中：－機(jī)械位移相角，2021/6/2712雙磁頭結(jié)構(gòu)雙磁頭是為了識別磁柵的移動方向而設(shè)置的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。兩磁頭按(m±1／4)λ配置（m為正整數(shù)），它們的輸出電壓分別是U1、U2。2．信號處理方式2021/6/2713為增大輸出，實(shí)際使用時常采用多間隙磁頭。多間隙磁頭的輸出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。

雙磁頭結(jié)構(gòu)2．信號處理方式2021/6/2714鑒相處理方式就是利用輸出信號的相位大小來反映磁頭的位移量或與磁尺的相對位置的處理方式。將第二個磁頭的電壓讀出信號移相900，兩磁頭的輸出信號則變?yōu)椋簩陕份敵鱿嗉?，則獲得總輸出：（1）鑒相方式2021/6/2715鑒相型磁柵傳感器的原理框圖2021/6/2716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)檢波器去掉高頻載波后可得：（2）鑒幅方式與光柵的信號辨向、細(xì)分一致。2021/6/2717鑒幅