测距传感器.pptx

常见的位移传感器及其原理 自动化1403 刘畅 201407030316 光栅位移传感器 光栅的基本结构 （1）光栅 光栅是在透明的玻璃上刻有大量相互平行、等宽而又等间距的刻线。这些刻线是透明的和不透明的，或是对光反射的和不反射的。 黑白型长光栅 光栅位移传感器 光栅的基本类型 A、按其原理和用途可分为物理光栅和计量光栅。 B、按其透射形式，光栅可分为透射式光栅和反射式光栅。 C、按其栅线形式，光栅可分为黑白光栅(幅值光栅)和闪耀光栅(相位光栅)。 D、按其应用类型，光栅可分为长光栅和圆光栅。 光栅位移传感器 光栅的基本结构 栅线的宽度为a（一般为8~12mm），线间宽度为b，一般取a=b，而W=a+b， W称为光栅栅距(也称为光栅常数或光栅节距，是光栅的重要参数，用每毫米长度内的栅线数表示栅线密度，如100线／mm、250线／mm)。 光栅位移传感器 光栅的基本原理 a b W θ 当移动时，形成的莫尔条纹产生亮暗交替变化，利用光电接收元件将莫尔条纹亮暗变化的光信号，转换成电脉冲信号，并用标尺光栅相对于指示光栅数字显示，从而测量出标尺光栅的移动距离 光栅位移传感器 光栅的基本原理 计量光栅是利用莫尔现象实现几何量的测量的。莫尔条纹的成因是由主光栅和指示光栅的遮光和透光效应形成的。 莫尔条纹原理 主光栅 指示光栅 a b W d θ d d d f f f f （a） (b) 光栅位移传感器 光栅的基本原理的特点 莫尔条纹原理 主光栅 指示光栅 a b W d θ d d d f f f f （a） (b) (1)平均效应。莫尔条纹是由光栅的大量栅线共同形成的，对光栅栅线的刻划误差有平均作用，从而能在很大程度上消除刻线周期误差对测量精度的影响。 光栅位移传感器 光栅的基本原理的特点 莫尔条纹原理 主光栅 指示光栅 a b W d θ d d d f f f f （a） (b) (2)放大作用。 由于θ角很小，从式子可明显看出莫尔条纹有放大作用。 光栅位移传感器 光栅的基本原理的特点 莫尔条纹原理 主光栅 指示光栅 a b W d θ d d d f f f f （a） (b) (3)对应关系。两光栅沿与栅线垂直的方向相对移动时，莫尔条纹沿栅线方向(确切地说，沿栅线夹角θ的平分线方向)移动。两光栅相对移动一栅距W，莫尔条纹移动一个条纹间距B。 表莫尔条纹移动方向与光栅移动方向及光栅夹角的关系 光栅位移传感器 若标尺光栅不动，将指示光栅转一很小的角度，两者移动方向及光栅夹角关系如表所示。因莫尔条纹移动方向与光栅移动方向垂直，可用检测垂直方向宽大的莫尔条纹代替光栅水平方向移动的微小距离。 1. 透射式光路 透射式长光栅 透射式圆光栅 光栅位移传感器 磁栅位移传感器 磁栅价格低于光栅，且录磁方便、易于安装，测量范围宽可超过十几米，抗干扰能力强。磁栅可分为长磁栅和圆磁栅。长磁栅主要用于直线位移测量，圆磁栅主要用于角位移测量。磁栅传感器主要由磁尺、磁头和信号处理电路组成。 1－磁头 2－磁栅 3－屏蔽罩 4－基座 5－软垫 圆磁栅 工作原理： 利用录磁原理工作——先用磁头将一定周期变化的方波、正弦波或者脉冲信号录制在磁性标尺上，作为测量基准。检测时，用拾磁磁头将磁性标尺上的磁信号转化成电信号，在送到检测电路中之后，把磁头相对于磁性标尺的位移量用数字显示出来，并传输给数控系统。 磁头 磁栅上的磁信号先由录磁头录好，再由读取磁头读出，按读取信号方式的不同，磁头可分为 动态磁头 动态磁头为非调制式磁头，又称速度响应式磁头，只有一个绕组，当磁头沿磁栅作相对运动时才有信号输出。输出为正弦波，在N、N重迭处输出正信号最强，在S、S重迭处负信号最强。（录音机上的磁头就是速度响应式磁头，只有在磁头和磁带有相对运动时才能检测出磁信号） 1—磁头；2—磁栅；3—输出波形 动态磁头的工作原理 静止时就没有信号输出。因此它只能用于动态测量。 静态磁头 静态磁头的工作原理 1—磁头；2—磁栅；3—输出波形 　　N1为励磁绕组，N2为感应输出绕组。在励磁绕组中通入高频的励磁电流，一般频率为5kHz或25kHz， 幅值约为200 mA。 静态磁头 静态磁头是调制式磁头，又称磁通响应式磁头。 ——该磁头有两个绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。 励磁绕组——绕在磁路截面尺寸较小的横臂上 输出绕组——绕在磁路截面尺寸较大的竖杆上 ——它与动态磁头的根本不同之处在于，在磁头与磁栅之间没有相对运动的情况下也有信号输出。 ——当磁头运动时，幅值随磁尺上的剩磁影响而变化，输出感应电动势。 静态磁头