第4章检测装置祥解.ppt

2.磁头 磁头是一种磁电转换器，它把反映空间位置变化的磁化信号检测出来，然后将其转换成电信号并输送给检测电路。 （1）磁通响应型磁头 它是一个带有可饱和铁芯的二次谐波磁性调制器，铁芯由软磁性材料制成，上面绕有两组串联的激磁绕组和两组串联的拾磁绕组。 §4-5 磁 栅 1-非导磁性材料基体 2-磁膜 3-拾磁绕组 4-激磁绕组 5-拾磁磁头 磁通响应型磁头 §4-5 磁 栅 （2）多间隙磁通响应型磁头 使用单个磁头读取磁化信号时，由于输出信号电压很小，抗干扰能力低，故实际使用时将几个甚至几十个磁头以一定方式联接起来，组成多间隙磁头。它具有高精度、高分辨率和输出电压大等特点。 §4-5 磁 栅 当给两磁头通以频率相同、相位相差 的激磁电流时，两个磁头激磁绕组的输出电压分别为： §4-5 磁 栅 3.检测电路 磁栅的检测电路包括磁头激磁电路，读取信号的放大、滤波及辨向电路，细分内插电路，显示及控制电路等部分。根据检测方法的不同，检测电路也可分为鉴幅型和鉴相型两种。 （1）鉴幅型系统工作原理 磁头有两组信号输出，当两个磁头相对于磁尺每移动一个节距的距离便会发出一个正（余）弦信号，信号经过处理后可进行位置检测。 §4-5 磁 栅 （2）鉴相型系统工作原理 §4-5 磁 栅 §4-6 编码器 　编码器又称编码盘，是一种旋转式测量元件。其通常装在被测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。 编码器安装方式： ①与伺服电机同轴联接在一起，称为内装式编码器。 ②联接在滚珠丝杠末端，称为外装式编码器。 编码器的分类： 1.根据使用的计数制不同，有二进制编码、二进制循环码（格雷码）、余三码和二－十进制码等编码器； 2.根据输出信号形式的不同，可分为绝对值式编码器和脉冲增量式编码器； 3.根据内部结构和检测方式的不同可分为接触式、光电式和电磁式三种。 §4-6 编码器 一、接触式编码器 　是一种绝对值式的检测装置，可直接把被测转角用数字代码表示出来，且每一个角度位置均有唯一对应的代码。 §4-6 编码器 涂黑部分表示导电，其余部分是绝缘的。编码盘的外四圈按导电为“１”、绝缘为“０”组成二进制码。通常，我们把组成编码的各圈称为码道。 码道的圈数就是二进制的位数，且高位在内，低位在外。位数越大，所能分辨的角度越小，测量精度就越高。 §4-6 编码器 码盘制作和电刷安装精度不够将给测量造成很大的误差。如右图所示。 一般称这种误差为“非单值性误差”。消除“非单值性误差”有两种方法。一种方法是采用双电刷。 §4-6 编码器 另一种方法是采用循环码，即格雷码。循环码是无权码，其特点为相邻两个代码间只有一位数变化。因此，由于电刷安装不准而产生的误差最多不超过“1”。这样，误差就大大减小了。 §4-6 编码器 接触式编码器的特点 优点：结构简单、体积小、输出信号强。 缺点： 1.电刷磨损造成寿命降低，转速不能太高。 2.精度受外圈码道宽度限制，因此使用范围有限。 §4-6 编码器 二、光电式编码器 常用的光电式编码器为增量式光电编码器。它把机械转角变成电脉冲，是常用的一种角位移检测元件。 最近又发展了高分辨率的脉冲编码器，该类脉冲编码器装置内部应用了微处理器。 §4-6 编码器 光电脉冲编码器由光源、聚光镜、光电盘、分度狭缝、光电元件、模数转换线路及数字显示装置组成。 §4-6 编码器 1-光电盘 2-分度狭缝 3-聚光镜 4-光源 5-光电元件 光电脉冲编码器的结构示意图 三、电磁式编码器 　电磁式编码器有时也称磁性编码器，它输出的是数字脉冲信号。 工作原理： 　电磁式码盘是在导磁性较好的圆盘上，用腐蚀的方法做成相应码制的凹凸图形。当有磁通穿过码盘时，圆盘凹下去的地方磁导小，凸起的地方磁导大，其感应电势也不同，因而可区分“０”或“１”，达到测量转角的目的。 §4-6 编码器 电磁式编码器的特点： 　是一种无接触式的编码器，具有抗环境干扰能力强、响应速度快、寿命长、结构简单和价格低廉等优点，其精度可达到很高。 　将在很大程度上代替光电式编码器。 电磁式编码器的分类： 1.磁敏电阻式编码器、励磁环式编码器 2.增量式编码器、绝对值式编码器 §4-6 编码器 四、编码器在数控机床上的应用 1.位置测量 光电脉冲编码器信号处理电路 §4-6 编码器 A超前（正走） B超前（反走） 光电脉冲编码器信号处理输出波形 §4-6 编码器 把输出的脉冲输入到带加减计数要求的可逆计数器进行计数，即可检测出脉冲的数量，把这个数量乘以脉冲当量就可测出光电盘的转角。 在进行直线距离测量时，可根据光电编码器的转角来计算移动部件的位移量。 §4-6 编