第4章

數(shù)字式傳感器電子工業(yè)出版社4.1光柵數(shù)字式傳感器4.1.1光柵的分類4.1光柵數(shù)字式傳感器圓光柵刻線方向4.1光柵數(shù)字式傳感器4.1.2光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理反射式光柵線紋形狀4.1光柵數(shù)字式傳感器透射光柵傳感器光路1—光源；2—透鏡；3—主光柵；4—指示光柵；5—光電元件4.1光柵數(shù)字式傳感器1．長光柵副4.1光柵數(shù)字式傳感器如果改變

角，兩條莫爾條紋間的距離B也隨之變化。4.1光柵數(shù)字式傳感器莫爾條紋的方向與光柵的移動方向只相差

/2，即近似于與柵線方向垂直，故此莫爾條紋又稱橫向莫爾條紋。從式（4-1）可以明顯地看出莫爾條紋有如下重要特性：（1）平均效應(yīng)。（2）放大作用。（3）對應(yīng)關(guān)系。4.1光柵數(shù)字式傳感器2．圓光柵副4.1光柵數(shù)字式傳感器4.1.3光柵傳感器的測量電路1．光柵傳感器的常用光路（1）垂直透射式光路。4.1光柵數(shù)字式傳感器（2）透射分光式光路。4.1光柵數(shù)字式傳感器（3）反射式光路。1—主光柵；2—指示光柵；3—場鏡；4—反光鏡5—聚焦透；6—光源；7—物鏡；8—光電元件

4.1光柵數(shù)字式傳感器（4）鏡像式光路。1—光源；2—半透半反射鏡；3—聚光鏡；4—主光柵；5—物鏡；6—反射鏡；7—光電元件4.1光柵數(shù)字式傳感器2．光柵傳感器的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主光柵和指示光柵做相對位移產(chǎn)生了莫爾條紋，莫爾條紋需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路才能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光柵傳感器的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由聚光鏡和光敏元件組成，如圖4.1光柵數(shù)字式傳感器光敏元件輸出的波形可由如下公式描述：4.1光柵數(shù)字式傳感器3．光柵傳感器的辨向處理1,2—光電元件；3—莫爾條紋；4—指示光柵4.1光柵數(shù)字式傳感器4．光柵傳感器的細分原理（1）倍頻細分法。4.1光柵數(shù)字式傳感器（2）電橋細分法。4.1光柵數(shù)字式傳感器4.1.4光柵傳感器的應(yīng)用1．光柵位移傳感器型號BG1BG1A光柵柵距40m（0.040mm）、20m（0.020mm）、10m（0.010mm）光柵測量系統(tǒng)透射式紅外光學(xué)測量系統(tǒng)，高精度性能的光柵玻璃尺讀數(shù)頭滾動系統(tǒng)垂直式五軸承滾動系統(tǒng)，優(yōu)異的重復(fù)定位性，高精度測量精度45°五軸承滾動系統(tǒng)，優(yōu)異的重復(fù)定位性，高等級的測量精度防護塵密封采用特殊的耐油、耐蝕、高彈性及抗老化塑膠，防水、防塵優(yōu)良，使用壽命長分辨率1m2m5m10m有效行程50～3000mm每隔50mm一種長度規(guī)格（整體光柵不接長）工作速度＞20米/分鐘工作環(huán)境溫度0℃～50℃

濕度≤90(20±5℃)工作電壓5V±5%12V±5%輸出電壓TTL正弦波4.1光柵數(shù)字式傳感器在具體使用時要注意：（1）傳感器應(yīng)盡量安裝在靠近設(shè)備工作臺的床身基面上。（2）根據(jù)設(shè)備的行程選擇傳感器的長度，光柵傳感器的有效長度應(yīng)大于設(shè)備行程。（3）將傳感器固定在設(shè)備工作臺的基面上，確保主尺上端面同正面與移動方向平行，誤差≤0.1mm。（4）讀數(shù)頭固定于相對于主尺的另一基面上，讀數(shù)頭與主尺之間應(yīng)保持0.8±0.15mm的間隙，盡量使讀數(shù)頭安裝在非運動部件上，以方便電纜線的固定。（5）在安裝傳感器的設(shè)備導(dǎo)軌上應(yīng)裝限位裝置。（6）在使用環(huán)境有油污、鐵屑等情況時，建議采用防護罩，防護罩應(yīng)將主尺全部防護。4.1光柵數(shù)字造式傳感器2．光柵醬數(shù)顯表所示為微漫機光柵數(shù)羽顯表的組灘成框圖，隨在微機光蘇柵數(shù)顯表組中，放大浪、整形采烈用傳統(tǒng)的衛(wèi)集成電路成，辨向、盞細分可由雕微機來完兄成。4.1光柵數(shù)譽字式傳眨感器所示為光難柵數(shù)顯表雁在機床進烤給運動中刷的應(yīng)用。4.2磁柵數(shù)字閱式傳感器4.2磨.1磁柵的結(jié)偽構(gòu)和種類4.2磁柵數(shù)尼字式傳裝感器具體使姐用時對從磁柵還饅有如下陽的要求敘：（1）磁柵的鑼基尺（磁錯尺）要求姜不導(dǎo)磁，保線膨脹系至數(shù)應(yīng)與儀者器或機床桿的相應(yīng)部鋪分相近似群。（2）為了使塘磁尺上錄柏的磁信號睡能長時期扁保存，并色希望產(chǎn)生宣較大的輸嘆出信號，史要求磁性灶薄膜剩磁服感應(yīng)要大獻，矯頑力掠要高，電咬鍍要均勻增，目前常阿用NiC羽o-P合金。（3）對磁尺日表面要求寧長磁柵平訴直度為（0.00央5～0.01）mm/m，圓磁柵狼的不圓度辛為0.00果5～0.01稍mm，表面歪粗糙度腥要小。4.2磁柵數(shù)字脾式傳感器4.2.融2磁頭的結(jié)奇構(gòu)和種類1．動態(tài)暑磁頭1—磁頭；2—磁柵；3—輸出波乎形4.2磁柵數(shù)字?jǐn)呈絺鞲衅?．靜態(tài)拼磁頭1—磁頭；2—磁柵；3—輸出波奮形4.2磁柵數(shù)字氏式傳感器4.2.序3磁柵傳竄感器的闊信號處浸理1．鑒幅郵方式在實際應(yīng)貌用中，一膛般采用兩益?zhèn)€多間隙項靜態(tài)磁頭餡來讀取磁趙柵上的磁即信號。4.2磁柵數(shù)鐘字式傳棍感器2．鑒相方址式若兩磁頭券的激勵磁弊繞組上施懷加相位差介為/4的正弦姐激勵信侄號，或命將輸出藏信號移滲相/2，則兩磁予頭輸出信堵號變?yōu)椋?.2磁柵數(shù)字斯式傳感器4.2.團4磁柵傳棉感器的綱應(yīng)用4.3感應(yīng)同步逃器4.3但.1感應(yīng)同養(yǎng)步器的禍類型和鳴結(jié)構(gòu)1．直線睛式感應(yīng)舌同步器（1）葵標(biāo)準(zhǔn)型灑。4.3感應(yīng)同木步器定尺繞組誓是在250棋mm長的基趨板上連嬸續(xù)均勻建分布的削，節(jié)距熔為W2=2（a2+b2）=2m把m，其截面梢結(jié)構(gòu)如圖4.3感應(yīng)同步勿器滑尺繞狂組由兩祥組繞組融（正弦米和余弦槍繞組）椅所構(gòu)成瞇，如圖4.3感應(yīng)同偏步器（2）窄型筆。窄型腥直線形認(rèn)感應(yīng)同滲步器結(jié)宴構(gòu)與標(biāo)兆準(zhǔn)型感兼應(yīng)同步柔器的結(jié)中構(gòu)基本間相同，敗其不同盡的是窄依一點。仙當(dāng)安裝茶感應(yīng)同蓮步器的擋設(shè)備在磚安裝位射置上受皂到限制餃時可采眉用這種戲窄型感擋應(yīng)同步肌器。但奏這種窄鞋型的電蟻磁耦合糞情況不致如標(biāo)準(zhǔn)睡型好，治精度也攻比較低隱。4.3感應(yīng)同柱步器（3）帶型。額帶型直線捉形感應(yīng)同航步器也與依標(biāo)準(zhǔn)型基順本相似，測當(dāng)安裝感蔑應(yīng)同步器珍的設(shè)備其卻安裝面不錢容易加工祖時而采用銹。它是將欲繞組印刷用在鋼帶上鎮(zhèn)構(gòu)成定尺貝，而滑尺起像計算尺唯上的游標(biāo)贈一樣，可詢以跨在鋼僑帶上，如富圖4.3感應(yīng)同步既器2．旋轉(zhuǎn)式豎感應(yīng)同步層器旋轉(zhuǎn)式感堤應(yīng)同步器覆又稱圓盤梢形感應(yīng)同爪步器。人靠們把感應(yīng)掏同步器做隸成兩個具束有相對轉(zhuǎn)聲動的圓盤假形狀，其惜固定的圓答盤稱為定競子，而轉(zhuǎn)餡動的圓盤瀉叫做轉(zhuǎn)子菌。轉(zhuǎn)子和赤定子面對罪面并以一蜻定的間隙葬（0.20～0.0赴5mm）裝配哲而成，徑可以用略來測量紡角位移坑，也可廟以測量皺直線位鍬移。4.3感應(yīng)同步漲器4.3.掘2感應(yīng)同步把器的工作痛原理繞組通齒電時磁船力線流浮向圖4.3感應(yīng)同步企器我們先農(nóng)假定滑有尺上只君有一個社繞組，絡(luò)如圖4.3感應(yīng)同步盛器4.3.志3感應(yīng)同砌步器的煤信號處繼理1．鑒相丑處理4.3感應(yīng)同步窯器2．鑒幅改處理在使用同蘆樣的感應(yīng)絲式同步器定恩尺和滑尺足時，只要縫將滑尺上崗兩相繞組摩的激勵磁盡方式改變?nèi)枰幌?，即褲采用同頻捉率、同相貝位、不同飼幅值的交慘流電壓，蒙對感應(yīng)同鍬步器滑尺糊兩相繞組襖進行激勵換磁，就可充以根據(jù)定獅尺繞組輸割出感應(yīng)電攻動勢的幅梅值來鑒別干定尺、滑羅尺間的相紛對位移量4.3感應(yīng)同步儲器4.3.驕4感應(yīng)同污步器的針應(yīng)用感應(yīng)同步帽器的應(yīng)用捕很廣泛，膨它與數(shù)字猛位移顯示勾裝置配合差，能進行宜各種位移描的精密測蟲量，并能渡實行數(shù)字策顯示，也榜能實現(xiàn)整酷個測量系眾統(tǒng)的半自瞞動化及全天自動化4.3感應(yīng)同包步器SF2襖-Ⅱ數(shù)祖顯表框棚圖4.4編碼器4.4凝.1脈沖盤導(dǎo)式編碼給器1．脈沖盤鳳式編碼器朋的結(jié)構(gòu)和歪工作原理4.4編碼器2．脈沖盤快式編碼器應(yīng)的辨向方慶式4.4編碼器4.4位.2碼盤式舒編碼器1．接惠觸式編逝碼器4.4編碼器電刷在捏不同位躺置時對蓄應(yīng)的數(shù)纏碼角度電刷位置二進制碼（B）循環(huán)碼（R）十進制數(shù)0a0000000001b0001000112c0010001123d0011001034e0100011045f0101011156g0110010167h0111010078i1000110089j10011101910k1010111110角度電刷位置二進制碼（B）循環(huán)碼（R）十進制數(shù)11l101111101112m110010101213N110110111314O111010011415P11111000154.4編碼器V掃描時法的電張刷分布土和邏輯懂電路4.4編碼器2．光電式截編碼器4.4編碼器3．電磁掘式編碼模器4.4編碼器4.4老.3編碼器的被應(yīng)用長春第年一光學(xué)展儀器廠插生產(chǎn)的CHA系列實心告軸增量式三編碼器，睬其外徑40，軸徑6，體積車小，重琴量輕，構(gòu)適用于BL-2型聯(lián)軸器遼。4.4編碼器CHA叛-2型慈增量型蘿編碼器古的輸出寺電路4.4編碼器1．?dāng)?shù)字測漸速（1）M痛法測速。在一定時澡間間隔Tc內(nèi)（如10s、20s、0.1廊s等），用淚編碼器所撫產(chǎn)生的脈得沖數(shù)來確引定速度的市方法稱為M法測速日。若編述碼器每洋轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個脈沖，準(zhǔn)在tc時間間線隔內(nèi)得徒到m1個脈沖，退則編碼器決所產(chǎn)生的橋脈沖頻率塞為：4.4編碼器4.4編碼器（2）T法測速桿。用編納碼器所縱產(chǎn)生的塔相鄰兩姓個脈沖盛之間的那時間來憤確定被咐測轉(zhuǎn)速大的方法括稱為T法測速靈。測速遙時，先秘選擇一泳標(biāo)準(zhǔn)時煤鐘，其屬周期為Tc（如1s），測皂出編碼惡器輸出塵的兩個勸相鄰脈唇?jīng)_上升蘆沿（即沿周期T）之間聚所能填金充的標(biāo)諸準(zhǔn)時鐘除個數(shù)m2，則周工期T為：若編碼器耐每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個脈沖盛，則轉(zhuǎn)容速為：4.4編碼器4.4編碼器2．工位替編碼4.4編碼器3．在交流泳伺服系統(tǒng)懲中的應(yīng)用（1）提供緒電動機暑定、轉(zhuǎn)要子間相期到位置奔的數(shù)據(jù)崖。（2）通過F/V（頻率/電壓）皺轉(zhuǎn)換，潛提供速便度反饋損信號。（3）提供茫傳動系評統(tǒng)角位時移信號扛，作為畏位置反唉饋信號地。4.5拉線位退移傳感溉器4.5.憲1拉線位移虛傳感器工記作原理4.5拉線位起移傳感脊器4.5.葬2拉線位移唇傳感器的慚特點（1）蒸多軸測器量能力幸。4.5拉線位移熔傳感器（2）騰裝配靈畢活。4.5拉線位移貸傳感器（3）體積小丘巧。相植對于測膊量范圍盒來說，暴拉線位菌移傳感怠器具有茂較小的泛尺寸。割例如，錘尺寸為19m車m×1約9mm氏×19盲mm的拉線位攤移傳感器避，可以測品量38.1報mm的位移；請隨著測量渡范圍的增忘加，拉線首位移傳感共器具有相殲對較小尺擋寸的優(yōu)勢辰變得越來刊越明顯。（4）重量輕遞便。拉鈔線位移斜傳感器找通過一竿根可靠肅且輕質(zhì)垮量的不海銹鋼或構(gòu)高強度青結(jié)構(gòu)線雪纜對位六移進行株測量，攏它可以有在太空撈、導(dǎo)彈博、飛船錯、賽車域、機器鄰人和生巡壽物醫(yī)學(xué)扭等應(yīng)用埋中起到酷非常重平要的作旦用。在苦工業(yè)機歌械和設(shè)寬備的高沉沖擊和鞠振動環(huán)嶄境中，未較小的羽質(zhì)量也梳使得拉搶線位移糟傳感器襖具有更情長的壽灰命。（5）堅固耐用丟。正確設(shè)析計和制造裕的拉線位之移傳感器株具有極好活的可靠性距，可以在貧惡劣的工醫(yī)業(yè)、航空嚼、測試和至戶外環(huán)境湯中運行35年以上攪，故它飾具有較行高的可成靠性、羅較低的妖維護成繪本和較榨長的使