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第五章 位置检测装置 POSITION MEASURING DEVICES 5.1 位置检测装置的要求与分类 5.1.1位置检测装置的要求 5.1.2位置检测装置的分类 5.1.1位置检测装置的要求 工作可靠，抗干扰性强 满足精度和速度的要求 零点灵敏度高 使用维护方便，适应机床的工作环境 成本低 5.1.2位置检测装置的分类 数字式与模拟式测量 数字式：光栅检测装置、脉冲编码器 模拟式：旋转变压器、感应同步器 增量式与绝对式测量 增量式：光栅、脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁栅 绝对式：绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘 直接式与非直接式测量 直接式：直接测量执行部件末端件的直线位移或圆位移 直线位移：直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪 角位移：旋转变压器、圆光栅、圆感应同步器 非直接式：检测传动元件的角位移 5.2 脉冲编码器 性质： 旋转式角位移检测装置 作用： 将机械转角变换成电脉冲 检测位移电脉冲频率，来检测机械的旋转速度 5.2.1 绝对式脉冲编码盘 绝对式脉冲编码盘 5.2.2 相对式的脉冲编码器 5.3 光栅位置检测装置 测量对象： 直线位移（长光栅） 角位移（圆光栅） 速度 分辨率： 微米级 通过细分电路可达0.1μm 5.3.1 光栅位置检测装置的原理 光栅检测装置的结构 莫尔条纹 光栅检测装置的应用 光栅检测装置的结构 莫尔条纹 莫尔条纹 放大作用 误差均化作用 利用莫尔条纹测量位移 光栅检测装置的应用 5.4 旋转变压器 5.4.1 旋转变压器结构与工作原理 5.4.2 旋转变压器的使用 5.4.1 旋转变压器结构与工作原理 5.4.1 旋转变压器结构与工作原理 U2=kU1sinθ 5.4.2 旋转变压器的使用 鉴相工作方式 定子的两相绕组分别加上幅值相等、频率相同的正弦、余弦激磁电压 鉴幅工作方式 定子的两相绕组分别通上频率相同、相位相同但幅值不同的调幅激磁电压 鉴相工作方式 定子绕组通激磁电压 Us =Um sinωt Uc =Um cosωt 转子绕组感应电压 U=kUssinθ+kUc cosθ =kUm cos(ωt - θ) 鉴幅工作方式 定子绕组通激磁电压 Us =Umsinθ电 sinωt Uc =Umcosθ电sinωt 转子绕组感应电压 U=kUssinθ+kUc cosθ =kUm cos(θ电- θ) sinωt 5.5 感应同步器 感应同步器工作原理 感应电压相位角θ与移动距离x的关系： 鉴相工作方式 鉴幅工作方式 鉴相工作方式 滑尺激磁电压： Us =Um sinωt Uc =Um cosωt 定尺感应电压： U=kUmsinωt cosθ – kUmcosωt sinθ =kUsin(ωt－ θ) 相角θ →移动距离x 鉴幅工作方式 滑尺激磁电压： Us =Um sinθ电 sinωt Uc =Um cosθ电 sinωt 定尺感应电压： U=kUm sinθ电 sinωt cosθ – kUm cosθ电 sinωt sinθ =kUmsin(θ电 － θ) sinωt θ →移动距离x 鉴相式感应同步器信号转换过程 * * *