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第10章数字式传感器及应用,数字式温度传感器,数字式传感器,数字式多参数传感器,数字式称重传感器,数字式压力传感器,数字式位移传感器,数字式角度传感器,数字式水位测量传感器,数字式温湿度传感器
* * RC振荡式频率传感器 * * 10.4.3 压控振荡器式频率传感器 热电偶压控振荡器 将被测非电量转换为电压量,然后去控制振荡器的频率。 * * 10.4.4 频率式传感器的基本测量电路 频率式传感器的基本测量电路 当被测非电量已经转换为一系列频率与被测量有关的脉冲之后,测量频率的方法基本有两种,可以是计数方式也可以是计时方式。 * * 接触式四位二进制码盘 * * 2.消除非单值误差的办法 (1)采用循环码(格雷码) 循环码盘结构,采用循环码制可以消除非单值误差。 (2)扫描法 扫描法有V扫描、U扫描以及M扫描3种。 * * 10.2.2 光电式编码器 接触式编码器的分辨率受电刷的限制不可能很高;而光电式编码器由于使用了体积小、易于集成的光电元件代替机械的接触电刷,其测量精度和分辨率能达到很高水平。 * * 光电编码器示意图 1—光源 2—透镜 3—码盘4—窄缝 5—光电元件组 * * 10.2.3 电磁式编码器 主要由磁鼓与磁阻探头组成。多极磁鼓常用的有两种:一种是塑磁磁鼓,在磁性材料中混入适当的粘合剂,注塑成型;另一种是在铝鼓外面覆盖一层黏结磁性材料而制成。多极磁鼓产生的空间磁场由磁鼓的大小和磁层厚度决定,磁阻探头由磁阻元件通过微细加工技术而制成,磁阻元件电阻值仅和电流方向成直角的磁场有关,而与电流平行的磁场无关。 * * 电磁编码器的基本结构 1—磁鼓 2—气隙 3—磁敏传感部件 4—磁敏电阻 电磁式编码器由于精度高,寿命长,工作可靠,对环境条件要求较低,但成本较高。 * * 10.2.4 脉冲盘式数字传感器 脉冲盘式编码器又称为增量编码器。增量编码器一般只有3个码道,它不能直接产生编码输出,故它不具有绝对码盘码的含义,这是脉冲盘式编码器与绝对编码器的不同之处。 * * 1.增量编码器的结构和工作原理 增量编码器的圆盘上等角距地开有两道缝隙,内外圈(A、B)的相邻两缝错开半条缝宽,另外在某一径向位置(一般在内外两圈之外)开有一狭缝,表示码盘的零位。在它们相对的两侧面分别安装光源和光电接收元件 增量编码器的精度和分辨率与绝对编码器一样,主要取决于码盘本身的精度。 * * 脉冲盘式编码器示意图 * * 2.旋转方向的判别 码盘无论正转还是反转,计数器每次反映的都是相对于上次角度的增量,故这种测量称为增量法。 * * 辨向原理 * * 10.3感应同步器 按其用途可分为两大类:(1)测量直线位移的线位移感应同步器;(2)测量角位移的圆盘感应同步器。直线式感应同步器广泛应用于坐标镗床、坐标铣床及其他机床的定位、数控和数显。旋转式感应同步器常用于精密机床或测量仪器的分度装置等,也用于雷达天线定位跟踪。 * * 感应同步器类型和特性 类 型 特 性 直线式同步器 标准型 精度高、可扩展,用途最广 窄型 精度较高,用于安装位置不宽敞的地方,可扩展 带型 精度较低,定尺长度达3m以上,对安装面要求精度不高 旋转式同步器 精度高,极数多,易于误差补偿,精度与极数成正比 * * 10.3.1 直线式感应同步器的结构和工作原理 感应同步器是应用电磁感应定律把位移量转换成电量的传感器。它的基本结构由两个平面矩形线圈组成,它们相当于变压器的初、次级绕组,通过这两个绕组间的互感值随位置变化来检测位移量。 * * 1.载流线圈所产生的磁场 矩形载流线圈中通过直流电流I时的磁场分布示意图 * * 探测线圈内的感应电动势 * * 2.直线式感应同步器的基本结构 由定尺和滑尺两部分组成,定尺和滑尺可利用印刷电路板的生产工艺,用覆铜板制成。滑尺上有两个绕组,一个是正弦绕组1—1?,另一个是余弦绕组2—2?,彼此相距π/2或3π/4。当定尺栅距为W2时,滑尺上的两个绕组间的距离L1应满足如下关系:L1=(n/2+1/4)W2 。n=0时相差π/2,n=1时相差3π/4,n=2时相差5π/4。 感应同步器的绕组结构 * * 3.直线式感应同步器的工作原理 滑尺上的正弦绕组和余弦绕组相对于定尺绕组在空间错开1/4节距,工作时,当在滑尺两个绕组中的任一绕组加上激励电压时,由于电磁感应,在定尺绕组中会感应出相同频率的感应电压,通过对感应电压的测量,可以精确地测量出位移量。 * * 感应同步器工作原理图 * * 4.直线感应同步器输出信号的检测 由感应同步器组成的检测系统,可以采取不同的励磁方式,对输出信号采用不同的处理方法。从励磁方式来说,可分类两大类:一类是以滑尺(或定子)为励磁,由定尺(或转子)取出感应电势信号;另一类以定尺为励磁,由滑尺取出感应电势信号。目前使用最多的是第1类励磁方式。对输出感应电势信号可采取不同的处理方法来达到测量目的,一般分
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