位移檢測(cè)裝置旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器光柵位移傳感器磁柵位移傳感器PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1位移檢測(cè)裝置旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器光位移檢測(cè)裝置旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器光柵位移傳感器磁柵位移傳感器柵位移傳感器磁柵位移傳感器2021-10-15一、旋轉(zhuǎn)變壓器（角位移檢測(cè)元件） 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角度測(cè)量元件，它是一種小型交流電機(jī)。在結(jié)構(gòu)上與兩相繞組式異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子繞組為變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到定子繞組上，激磁頻率通常為400H、500H、1000H、3000H、5000H，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈敏，對(duì)環(huán)境無特殊要求，維護(hù)方便，輸出信號(hào)幅度大，抗干擾性強(qiáng)，工作可靠。第1頁/共19頁2021-10-15工作原理：u1=Um sin tu2u2u2

2、1 =0 = 1 =90 u1=Um sin tu1=Um sin t定子繞組輸入電壓第2頁/共19頁2021-10-15 設(shè)加到定子繞組的勵(lì)磁電壓為U1=Umsint，通過電磁耦合，將在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為 U2 = K U1sin = K Um sint sin式中 K變壓比（K=N1/N2為定子、轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)） Um勵(lì)磁最大電壓 勵(lì)磁電壓角頻率 轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)角位移，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁軸與定子磁軸垂直時(shí)，=0；當(dāng)轉(zhuǎn)子磁軸與定子磁軸平行時(shí)，=90。第3頁/共19頁2021-10-15二、感應(yīng)同步器工作原理： 利用電磁耦合原理，將位移或轉(zhuǎn)角變成電信號(hào)（極為普遍）。即使滑尺與定尺相互平行，并保持

3、一定的間距。向滑尺通以交流激磁電壓，則在滑尺中產(chǎn)生激磁電流，繞組周圍產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的磁場(chǎng)，由電磁感應(yīng)，在定尺上感出感應(yīng)電壓，當(dāng)滑尺與定尺間產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，由于電磁耦合的變化，使定尺上感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化（相同頻率）。第4頁/共19頁2021-10-15第5頁/共19頁2021-10-15定尺繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)原理圖第6頁/共19頁2021-10-15三、脈沖編碼器（角位移檢測(cè)元件）1、增量式脈沖編碼器第7頁/共19頁2021-10-152、絕對(duì)式脈沖編碼器第8頁/共19頁2021-10-15四、光柵組成：標(biāo)尺光柵：安裝在機(jī)床的移動(dòng)部件上指示光柵：安裝在機(jī)床的固定部件上它們之間保持0.

4、05mm或0.1mm的間隙。相互平行第9頁/共19頁2021-10-15分類：透射光柵反射光柵透射光柵：采用經(jīng)磨制的光學(xué)玻璃或在玻璃表面感光 材料的涂層上刻成光柵線紋。特 點(diǎn)：光源可以采用垂直入射光，光電元件直接 接受光照。因此信號(hào)幅值比較大，信噪比 好。光電轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 如 線性密度 200線/mm。缺 點(diǎn)：玻璃易破裂，熱脹系數(shù)與金屬部件不一 致，影響測(cè)量精度。第10頁/共19頁2021-10-15反射光柵： 光柵和機(jī)床金屬部件的線膨脹系數(shù)一致， 接長(zhǎng)方便。也可用鋼帶做成長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的長(zhǎng)光柵。缺 點(diǎn)：為了使反射后的莫爾系數(shù)反差較 大，每毫米內(nèi)線紋不宜多，常用 4、10、25、40、50線/m

5、m。第11頁/共19頁2021-10-15工作原理：第12頁/共19頁2021-10-15 若標(biāo)尺光柵和指示光柵的柵距相等，指示光柵在其自身平面內(nèi)相對(duì)于標(biāo)尺光柵傾斜一個(gè)很小的角度，兩塊光柵的刻線就會(huì)相交。當(dāng)燈光通過聚光鏡呈平行光線垂直照射在標(biāo)尺光柵上，在兩塊光柵線相交的鈍角平分線上，出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗短條紋，稱之為橫向莫爾條紋。第13頁/共19頁2021-10-15莫爾條紋的形成第14頁/共19頁2021-10-15特點(diǎn)： 由于光柵的刻線可以制作十分精確，同時(shí)莫爾條紋對(duì)刻線局部誤差有均化作用，因此，柵距誤差對(duì)測(cè)量精度影響較小。也可采用信號(hào)。 在檢測(cè)過程中，標(biāo)尺光柵與指示光柵不直接接觸，

6、沒有磨損，因而精度可以長(zhǎng)期保持。 光線刻線要求很精確，兩光柵之間的間隙及傾斜角都要求保持不變，制造調(diào)試比較困難。光學(xué)系統(tǒng)易受外界的影響產(chǎn)生誤差，同時(shí)又有灰塵、油、冷卻液等污物的侵入，易使光學(xué)系統(tǒng)變質(zhì)。第15頁/共19頁2021-10-15五、磁柵 磁柵又稱磁尺，是一種采用電磁方法記錄磁波數(shù)目的位置檢測(cè)裝置。 組成：磁性標(biāo)尺、磁頭和檢測(cè)電路 利用錄磁的原理將一定周期變化的方法，正弦波或脈沖電信號(hào)，用錄磁磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的磁膜上，作為測(cè)量的基準(zhǔn)。檢測(cè)時(shí)，用拾磁磁頭將磁性標(biāo)尺上的磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過檢測(cè)電路處理后，用以計(jì)量磁頭相對(duì)磁尺之間的位移量。第16頁/共19頁2021-10-15磁尺測(cè)量裝置的組成和工作原理： 磁性標(biāo)尺是在非導(dǎo)磁材料如銅、不銹鋼、玻璃或其他合金材料的基體上，用涂敷、化學(xué)沉積或電鍍的一層1020um的導(dǎo)磁材料（Ni-Co或Fe-Co合金），在它的表面上錄制相等節(jié)距周期變化的磁信號(hào)。磁信號(hào)的節(jié)距一般為0.05、0.1、0.2、1mm。為了防止磁頭對(duì)磁性膜的磨損，通常在磁性膜上涂一層厚12mm的耐磨塑料保護(hù)層。磁頭是進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的變換器，它把反映空間位置的磁信號(hào)輸送到檢測(cè)電路中去。 普通錄音機(jī)上的磁頭輸出電壓幅值與磁通變化率成比例，屬于速度響應(yīng)型磁頭。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的要求，為了在低速