磁柵式傳感器

關(guān)于磁柵式傳感器第1頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三1磁柵傳感器的工作原理2磁柵式傳感器應(yīng)用3磁柵式傳感器結(jié)構(gòu)和分類第2頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三一、磁柵式傳感器結(jié)構(gòu)和分類磁柵式傳感器主要由磁柵(簡(jiǎn)稱磁尺)和磁頭兩部分組成。磁柵上刻有等間距的磁信號(hào)，它是利用磁帶錄音的原理將等節(jié)距的周期變化的信號(hào)（正弦波或者矩形波）用錄磁的方法記錄在磁性尺子或者圓盤上而制成的。磁柵位移傳感器工作時(shí)，磁頭相對(duì)于磁柵有一定的相對(duì)位置，通過讀取磁柵的輸入輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位差即可把磁柵上的磁信號(hào)讀出來，這樣就把被測(cè)位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。第3頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三1．磁柵的組成磁柵傳感器是由磁柵（磁尺）、磁頭、檢測(cè)電路組成。1－磁尺；2－尺基；3－磁性薄膜；4－鐵心；5－磁頭第4頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三磁柵的外形及結(jié)構(gòu)圖磁尺靜態(tài)磁頭接信號(hào)處理電路固定孔第5頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三2．磁柵的類型長磁柵圓磁柵（測(cè)量直線位移）（測(cè)量角位移）尺形帶形同軸形第6頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三1－磁頭2－磁柵3－屏蔽罩4－基座5－軟墊圓磁柵第7頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三磁尺磁柵外觀圖磁頭第8頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三磁頭與磁尺相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的輸出波形二、磁柵傳感器的工作原理1．基本工作原理磁柵傳感器工作原理動(dòng)畫演示第9頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三磁柵傳感器由磁柵（簡(jiǎn)稱磁尺）、

磁頭和檢測(cè)電路組成。

磁尺是用非導(dǎo)磁性材料做尺基，

在尺基的上面鍍一層均勻的磁性薄膜，

然后錄上一定波長的磁信號(hào)而制成的。

磁信號(hào)的波長（周期）又稱節(jié)距，

用W表示。

磁信號(hào)的極性是首尾相接，

在N、

N重疊處為正的最強(qiáng)，

在S、S重疊處為負(fù)的最強(qiáng)。

磁尺的斷面和磁化圖形如圖所示。

1．基本工作原理磁柵傳感器示意圖第10頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三這里以靜態(tài)磁頭為例，簡(jiǎn)要說明磁柵傳感器的工作原理。

靜態(tài)磁頭的結(jié)構(gòu)如上圖所示，它有兩組繞組N1和N2。其中，

N1為勵(lì)磁繞組，N2為感應(yīng)輸出繞組。在勵(lì)磁繞組中通入交變的勵(lì)磁電流，一般頻率為5kHz或25kHz，

幅值約為200mA。

勵(lì)磁電流使磁芯的可飽和部分（截面較?。┰诿恐芷趦?nèi)發(fā)生兩次磁飽和。磁飽和時(shí)磁芯的磁阻很大，磁柵上的漏磁通不能通過鐵芯，輸出繞組不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。只有在勵(lì)磁電流每周兩次過零時(shí)，可飽和磁芯才能導(dǎo)磁，磁柵上的漏磁通使輸出繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e?？梢姼袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為勵(lì)磁電流頻率的兩倍，而e的包絡(luò)線反映了磁頭與磁尺的位置關(guān)系，其幅值與磁柵到磁芯漏磁通的大小成正比。

1．基本工作原理磁頭輸出的電勢(shì)信號(hào)經(jīng)檢波，保留其基波成分，可用下式表示：

Em－感應(yīng)電勢(shì)的幅值W－磁柵信號(hào)的節(jié)距x－機(jī)械位移量第11頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三2．信號(hào)處理方式當(dāng)兩只磁頭勵(lì)磁線圈加上同一勵(lì)磁電流時(shí)，兩磁頭輸出繞組的輸出信號(hào)為：式中：－機(jī)械位移相角，第12頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三雙磁頭結(jié)構(gòu)雙磁頭是為了識(shí)別磁柵的移動(dòng)方向而設(shè)置的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。兩磁頭按(m±1／4)λ配置（m為正整數(shù)），它們的輸出電壓分別是U1、U2。2．信號(hào)處理方式第13頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三為增大輸出，實(shí)際使用時(shí)常采用多間隙磁頭。多間隙磁頭的輸出是許多個(gè)間隙磁頭所取得信號(hào)的平均值，有平均效應(yīng)作用，因而可提高測(cè)量精度。

雙磁頭結(jié)構(gòu)2．信號(hào)處理方式第14頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三鑒相處理方式就是利用輸出信號(hào)的相位大小來反映磁頭的位移量或與磁尺的相對(duì)位置的處理方式。將第二個(gè)磁頭的電壓讀出信號(hào)移相900，兩磁頭的輸出信號(hào)則變?yōu)椋簩陕份敵鱿嗉?，則獲得總輸出：（1）鑒相方式第15頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三鑒相型磁柵傳感器的原理框圖第16頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三利用輸出信號(hào)的幅值大小來反映磁頭的位移量或與磁尺的相對(duì)位置的信號(hào)處理方式。經(jīng)檢波器去掉高頻載波后可得：（2）鑒幅方式與光柵的信號(hào)辨向、細(xì)分一致。第17頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三鑒幅型磁柵傳感器的原理框圖第18頁，講稿共21頁，2023年5月2日，星期三1．磁柵測(cè)量系統(tǒng)三、磁柵式傳感器