1_第8章　数字式传感器及其应用.ppt

8.3.1　磁栅结构及工作原理 图８-14　静态磁头的结构及其磁化波形1—磁尺　2—sin磁头　3—cos磁头　4—磁极铁心　5—可饱和铁心6—励磁线圈　7—感应输出线圈　8—低通滤波器9—匀速运动时sin磁头的输出波形　10—保护膜 磁栅传感器主要由磁尺、磁头和信号处理电路组成。 磁尺是由满足一定要求（有较大的剩磁和矫顽力、耐磨、易加工、热胀系数小）的硬磁合金制成；有时也可用热胀系数小的非导磁材料做尺基，在尺基的表面镀一层均匀的磁性薄膜，然后录上一定波长的磁信号。 8.3.2　信号处理方式 磁栅传感器的信号处理方式有鉴相式、鉴幅式之分，其中前者应用较广。 所谓鉴相处理方式就是利用输出信号的相位来反映磁头的位移量或磁头与磁尺的相对位置的信号处理方式。 为了辨别磁头运动的方向，采用两只磁头（sin、cos磁头）来检取信号。它们相互距离为（ｍ±１／４）Ｗ，为整数。为了保证距离的准确性，通常将两个磁头做成一体。当两只磁头励磁线圈加上同一励磁电流时，两磁头输出线圈的输出信号分别为 式中 Ｅｍ 感应电动势幅值系数，单位为V； 8.3.2　信号处理方式 如果采用电子线路把式（89）中的ｅ１移相９０°后，ｅ１就变为ｅ１′ 8.3.2　信号处理方式 图8-15　ZCB-10鉴相型磁栅数显表原理框图 8.3.3　磁栅传感器的应用 1.磁栅的信号检出电路　 2.鉴相内插细分电路　 3.微机硬件电路框图说明　 8.3.3　磁栅传感器的应用 图８-16　微机磁栅数显总框图 1.磁栅的信号检出电路　 它由磁头的输入（励磁）电路和磁头的输出电路构成。磁头的输入电路包括8MHz晶体振荡器、分频器、低通滤波器和功率放大器四部分构成。 2.鉴相内插细分电路　 它由限幅整形、相位微调、同步电路、信号分频器、位置脉冲形成、鉴相分频器、鉴相触发器和相位脉冲门等组成。 3.微机硬件电路框图说明　 该数显表吸收了国外较先进的微机数显技术，采用国际通用的LSI电路，用6802（CPU）作为中央处理单元；用2732（ROM）作为只读存储器；用5101L（RAM）作为随机存储器；用五片6821（PIO）作为接口电路，以构成该数显表的微机控制系统。在电路中，只读存储器用于存放控制程序和数据块，随机存储器用于存放采样数据和运行结果。 数显表采用微机后，其技术经济效果可以从以下方面体现：①减少了硬件数量，降低了功耗，提高了集成度、稳定度及可靠性。②各项功能均由软件程序控制，因此数显表的功能大大增加。可以通过计算机软件程序对ｘ、ｙ、ｚ三个坐标轴的数据进行处理。③增加了通用性（互换性），简化了结构。④有利于提高质量、降低成本。⑤有利于增加数显表的品种，提高数显表的技术水平。 8.4　感应同步器 感应同步器是利用两个平面绕组的电磁感应原理来检测位移的精密传感器，具有对环境要求低，受污染、灰尘影响小，工作可靠，抗干扰能力强，精度高，维护方便及寿命长等优点，目前已被广泛应用于自动化测量和控制系统中。按其用途不同可分为直线式和圆盘式感应同步器两大类，前者用于测量直线位移，后者用于测量角位移。感应同步器与数显表配合使用，能测量出001mm甚至0001mm的直线位移，解决了机械加工过程中的长度和角度的自动测量问题。 8.4.1　种类和结构 1.直线式感应同步器　 2.圆感应同步器　 1.直线式感应同步器　 直线式感应同步器主要部件包括定尺和滑尺，图８-17所示为直线式感应同步器结构及安装示意图。 根据不同的运行方式、精度要求、测量范围、安装条件等，直线式感应同步器可设计成各种不同的尺寸、形状和种类，如标准型、窄型、带型、三重型等，它们分别有如下特点： ①标准型：精度高，使用最普遍。缺点是检测范围较小，接长时易产生接长误差，且体积较大。②窄型：定、滑尺宽度比标准型窄。用于安装尺寸受限制的设备，精度稍低于标准型。③带型：定尺的基板为钢带，滑尺做成游标式，直接套在定尺上。适用于安装表面不易加工的设备上。使用时只须将钢带两头固定即可。④三重型：定、滑尺上均有粗、中、细三套绕组，可组成绝对坐标测量系统。 图８-18　标准型感应同步器结构图1—基板　2—绝缘层　3—绕组　4—耐腐蚀绝缘层5—绝缘粘合剂层　6—铝箔 图８-17　直线式感应同步器结构及安装示意图1—固定部件　2—运动部件　3—定尺绕组引线　4—定尺座　5—防护罩6—滑尺　7—滑尺座　8—滑尺绕组引线　9—调整垫　10—定尺 图８-19　定、滑尺绕组结构图 2.圆感应同步器　 圆感应同步器又称旋转式感应同步器。目前按圆感