第九章数字式传感器解说.ppt

* 9.4.1 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。 * 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 * 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，一般分为鉴幅型和鉴相型两种检测系统。 * （1）鉴相型—根据感应电动势的相位来鉴别位移量 相对位移量x与相位角θ呈线性关系，只要能测出相位角θ，就可求得位移量x。 * （2）鉴幅型—根据感应电动势的幅值来鉴别位移量 滑尺上正弦、余弦绕组供以同频、同相，但幅值不等的交流励磁电压，则可根据感应电动势的幅值来鉴别位移量，称为鉴幅型。 * 9.4.2 旋转式感应同步器（圆感应同步器） 旋转式感应同步器由定子和转子两部分组成，它们呈圆片形状，用直线式感应同步器的制造工艺制作两绕组。 定子、转子分别相当于直线式感应同步器的定尺和滑尺。 * 旋转式感应同步器的直径一般有50mm、76mm、178mm和302mm等几种。径向导体数（极数）有360、720和1?080几种。转子是绕转轴旋转的，通常采用导电环直接耦合输出，或者通过耦合变压器，将转子初级感应电势经气隙耦合到定于次级上输出。旋转式感应同步器在极数相同情况下，同步器的直径越大，其精度越高。 * 定子、转子绕组 1—有效导体 2—内端面 3—外端面 * 9.4.3 感应同步器位移测量系统 鉴相测量方式数字位移测量装置方框图 9.5 感应同步器应用举例 SF2-Ⅱ型数显装置示意图 感应电动势 激磁电压 相对 滑动信号 计数 译码 显示 * * 第九章 数字式传感器 * 引言 数字式传感器可以直接给出抗干扰能力强的数字脉冲或编码信号，主要类型有：光电编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器和感应同步器等。它们都有线位移测量和角位移测量两种构造形式。 * 9.1编码器 将机械转动的模拟量（位移）转换成以数字代码形式表示的电信号，这类传感器称为编码器。编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性被广泛用于各种位移的测量。 编码器主要分为脉冲盘式和码盘式两大类。 码盘式编码器按其结构可分为接触式、光电式和电磁式3种，后两种为非接触式编码。 * 10.2.1 接触式码盘编码器 接触式码盘编码器由码盘和电刷组成，适用于角位移测量。码盘利用制造印刷电路板的工艺，在铜箔板上制作某种码制（如8421码、循环码等）图形的盘式印刷电路板。电刷是一种活动触头结构，在外界力的作用下，旋转码盘时，电刷与码盘接触处就产生某种码制的数字编码输出 1．结构与工作原理 * 接触式四位二进制码盘 * 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 * 9.2 光栅传感器 光栅是由很多等节距的透光缝隙和不透光的刻线均匀相间排列构成的光电器件。 按其原理和用途，分为物理光栅和计量光栅。物理光栅利用光的衍射现象，主要用于光谱分析和光波长等量的测量。计量光栅主要利用莫尔现象，测量位移、速度、加速度、振动等物现量。计量光栅又有透射光栅和反射光栅之分，具体制作时又可制作成线位移的长光栅和角位移的圆光栅。 光栅传感器是把光栅作为测量元件，利用光栅的莫尔条纹现象制成的传感器。可以测量高精度机床、精密仪器的长度、位置、速度、加速