位移檢測(cè)裝置2023/3/13第一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日一、旋轉(zhuǎn)變壓器（角位移檢測(cè)元件）旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角度測(cè)量元件，它是一種小型交流電機(jī)。在結(jié)構(gòu)上與兩相繞組式異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子繞組為變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到定子繞組上，激磁頻率通常為400H、500H、1000H、3000H、5000H，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈敏，對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求，維護(hù)方便，輸出信號(hào)幅度大，抗干擾性強(qiáng)，工作可靠。2023/3/13第二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日工作原理：定子繞組輸入電壓2023/3/13第三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)加到定子繞組的勵(lì)磁電壓為U1=Umsint，通過(guò)電磁耦合，將在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為

U2=KU1sin=KUmsintsin式中K—變壓比（K=N1/N2為定子、轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)）Um—?jiǎng)?lì)磁最大電壓—?jiǎng)?lì)磁電壓角頻率—轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)角位移，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁軸與定子磁軸垂直時(shí)，=0；當(dāng)轉(zhuǎn)子磁軸與定子磁軸平行時(shí)，=90。2023/3/13第四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、感應(yīng)同步器工作原理：

利用電磁耦合原理，將位移或轉(zhuǎn)角變成電信號(hào)（極為普遍）。即使滑尺與定尺相互平行，并保持一定的間距。向滑尺通以交流激磁電壓，則在滑尺中產(chǎn)生激磁電流，繞組周?chē)a(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的磁場(chǎng)，由電磁感應(yīng)，在定尺上感出感應(yīng)電壓，當(dāng)滑尺與定尺間產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，由于電磁耦合的變化，使定尺上感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化（相同頻率）。2023/3/13第五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2023/3/13第六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日定尺繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)原理圖2023/3/13第七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日三、脈沖編碼器（角位移檢測(cè)元件）1、增量式脈沖編碼器2023/3/13第八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2、絕對(duì)式脈沖編碼器2023/3/13第九頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日四、光柵組成：標(biāo)尺光柵：安裝在機(jī)床的移動(dòng)部件上指示光柵：安裝在機(jī)床的固定部件上它們之間保持0.05mm或0.1mm的間隙。相互平行2023/3/13第十頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日分類：透射光柵反射光柵透射光柵：采用經(jīng)磨制的光學(xué)玻璃或在玻璃表面感光材料的涂層上刻成光柵線紋。

特點(diǎn)：光源可以采用垂直入射光，光電元件直接接受光照。因此信號(hào)幅值比較大，信噪比好。光電轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如線性密度200線/mm。缺點(diǎn)：玻璃易破裂，熱脹系數(shù)與金屬部件不一致，影響測(cè)量精度。2023/3/13第十一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日反射光柵：光柵和機(jī)床金屬部件的線膨脹系數(shù)一致，接長(zhǎng)方便。也可用鋼帶做成長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的長(zhǎng)光柵。缺點(diǎn)：為了使反射后的莫爾系數(shù)反差較大，每毫米內(nèi)線紋不宜多，常用4、10、25、40、50線/mm。

2023/3/13第十二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日工作原理：2023/3/13第十三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日若標(biāo)尺光柵和指示光柵的柵距相等，指示光柵在其自身平面內(nèi)相對(duì)于標(biāo)尺光柵傾斜一個(gè)很小的角度，兩塊光柵的刻線就會(huì)相交。當(dāng)燈光通過(guò)聚光鏡呈平行光線垂直照射在標(biāo)尺光柵上，在兩塊光柵線相交的鈍角平分線上，出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗短條紋，稱之為橫向莫爾條紋。2023/3/13第十四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日莫爾條紋的形成2023/3/13第十五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日特點(diǎn)：

●由于光柵的刻線可以制作十分精確，同時(shí)莫爾條紋對(duì)刻線局部誤差有均化作用，因此，柵距誤差對(duì)測(cè)量精度影響較小。也可采用信號(hào)。

●在檢測(cè)過(guò)程中，標(biāo)尺光柵與指示光柵不直接接觸，沒(méi)有磨損，因而精度可以長(zhǎng)期保持。

●光線刻線要求很精確，兩光柵之間的間隙及傾斜角都要求保持不變，制造調(diào)試比較困難。光學(xué)系統(tǒng)易受外界的影響產(chǎn)生誤差，同時(shí)又有灰塵、油、冷卻液等污物的侵入，易使光學(xué)系統(tǒng)變質(zhì)。2023/3/13第十六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日五、磁柵磁柵又稱磁尺，是一種采用電磁方法記錄磁波數(shù)目的位置檢測(cè)裝置。組成：磁性標(biāo)尺、磁頭和檢測(cè)電路利用錄磁的原理將一定周期變化的方法，正弦波或脈沖電信號(hào)，用錄磁磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的磁膜上，作為測(cè)量的基準(zhǔn)。檢測(cè)時(shí)，用拾磁磁頭將磁性標(biāo)尺上的磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)電路處理后，用以計(jì)量磁頭相對(duì)磁尺之間的位移量。2023/3/13第十七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日磁尺測(cè)量裝置的組成和工作原理：

磁性標(biāo)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)沉積或電鍍的一層10～20um的導(dǎo)磁材料（Ni-Co或Fe-Co合金），在它的表面上錄制相等節(jié)距周期變化的磁信號(hào)。磁信號(hào)的節(jié)距一般為0.05、0.1、0.2、1mm。為了防止磁頭對(duì)磁性膜的磨損，通常在磁性膜上涂一層厚1～2mm的耐磨塑料保護(hù)層。磁頭是進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的變換器，它把反映空間位置的磁信號(hào)輸送到檢測(cè)電路中去。

普通錄音機(jī)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。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的要求，為了在低速運(yùn)動(dòng)和靜止時(shí)也能進(jìn)行位置檢測(cè)，必須采用磁通響應(yīng)型磁頭。

2023/3/