自动检测技术及应用(其它类型传感器).ppt

自动检测技术及应用(八); 本章学习几种常用数字式位置传感器的结构、原理，如角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器等，并讨论他们在直线位移和角位移中测量、控制的应用。;第八章 数字式位置传感器及应用;第一节 位置测量的方式 ;1.直接测量 ;2.间接测量 ;传动机构;滚珠丝杠螺母副;传动分析; 二、增量式和 绝对式测量 ;绝对式测量的特点是： 每一被测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式来表示。绝对式测量即使断电之后再重新上电，也能读出当前位置的数据。典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。 ;第二节 数字式角编码器（码盘式传感器） ;;其他角编码器外形;其他角编码器外形（续）;其他角编码器外形;一、增量式编码器;;一、增量式编码器;一、增量式编码器;光电编码器的输出波形 ;辨向信号和零标志;;二、绝对式编码器;;　　码盘分成四个码道，在每个码道上都有一个电刷，电刷经电阻接地，信号从电刷上取出。这样，无论码盘处在哪个角度上，该角度均有1个码道是公用的，它和各码道所有电部分连在一起，经电刷和限流保护电阻接正极。 ;2．绝对式光电编码器 ;绝对式编码器的分辨力及分辨率;;三、角编码器的应用;M法测速（适合于高转速场合）;例题;T法测速（适合于低转速场合）;T法测速举例;;;;;编码器在定位加工中的应用;数控加工中心; 编码器在数控加工中心的刀库选刀控制中的应用; 用不同的刀具加工复杂的工件;第三节 光栅传感器 ;尺身;扫描头（与移动部件固定）;反射式光栅;透射式光栅;透射式圆光栅;莫尔条纹的光学放大作用 ;莫尔条纹演示;莫尔条纹光学放大作用举例 ;莫尔条纹光学放大作用;脉冲细分;光栅细分举例 ;光栅在机床上的安装位置（2个自由度）;光栅在机床上的安装位置（3个自由度）;光栅在机床上的安装位置 （3个自由度）（续）;2自由度光栅数显表;3自由度光栅数显表;光栅数显表（续）;安装有直线光栅的数控机床加工实况 ;第四节 磁栅传感器 ;磁头与磁尺相对运动时的输出波形演示;磁栅传感器;磁栅测量系统;磁栅传感器 ; ;鉴相型磁栅数显表的原理框图 ;磁栅在磨床测长系统中的应用;8.3.3 磁栅传感器的应用;2. 鉴相内插细分电路 ;8.4 感应同步器;1 直线式感应同步器的结构 　　直线式感应同步器的定尺和滑尺， 都由图中的基板、 绝缘层和绕组构成， 绕组的外面包有一层与绕组绝缘的接地屏蔽层， 如下图所示。 定尺安装在静止的机械设备上，与导轨母线平行； 滑尺安装在活动的机械部件上，与定尺之间保持均匀的狭小气隙。 滑尺相对定尺而移动。 ; 直线式感应同步器定尺和滑尺的基板采用铸铁或其他钢材做成。 这些钢材的线膨胀系数应与安装感应同步器的床身的线膨胀系数相近， 以减小温度误差。  　　在定尺和滑尺上腐蚀成印制电路绕组， 绕组的材料为铜。 考虑到接长的要求和安装的方便， 将定尺绕组做成连续式， 由一连串线圈串联而成； 而将滑尺绕组做成分段式， 并分别为正弦绕组（S绕组）和余弦绕组（C绕组）， 它们在空间位置上错开而形成90°相位差， 如下图所示。 ;定尺和滑尺绕组结构 （a） 定尺绕组； （b） 滑尺绕组;直线式感应同步器的种类;（2） 窄型： 窄型直线同步感应器中定尺、 滑尺长度与标准型相同， 仅是定尺宽度为标准型的一半。 用于安装尺寸受限制的设备， 精度稍低于标准型。 (3) 带型： 定尺的基板改用钢带， 滑尺做成滑标式， 直接套在定尺上。 安装表面不用加工。 使用时只需将钢带两头固定即可。  （4） 三重型： 在一根定尺上有粗、 中、 精三种绕组， 以便构成绝对坐标系统。 ;感应同步器的工作原理; 如下图所示， 先考虑对S绕组单独励磁， 滑尺处在A点的位置时， 滑尺S绕组与定尺某一绕组重合， 定尺感应电动势值最大； 当滑尺向右移动W/4距离到达B点的位置时， 定尺感应电动势为零； 当滑尺移过W/2至C点位置时， 定尺感应电动势为负的最大值； 当移过3W/4至D点的位置时， 定尺感应电动势又为零， 其感应电动势如图5-6中曲线1所示。 同理， 余弦绕组单独励磁时， 定尺感应电动势变化如曲线2所示。 定尺上产生的总的感应电动势是正弦、 余弦绕组分别励磁时产生的感应电动势之和。 ;感应电动势与两相绕组相对位置的关系;5.3.3 感应同步器的信号处理方式 　　1. 鉴相型 　　给滑尺的S和C绕组以等频、 等幅、 相位差为90°的电压分别激磁，就可根据感应电势的相位来鉴别位移量。 若定尺节距为W（标准为2 mm）， 机械位移x引起的电相角变化为　　　， 其总感应电动势e与两尺的相对位移x关系为 ;2. 鉴幅型 　　如果给滑