傳感器與檢測(cè)技術(shù)第十一講1課件

磁柵數(shù)字式傳感器

磁柵的結(jié)構(gòu)和工作原理磁柵傳感器的數(shù)字測(cè)量原理磁柵傳感器的應(yīng)用磁柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理組成測(cè)量原理磁柵結(jié)構(gòu)、原理、對(duì)磁柵的要求磁頭結(jié)構(gòu)、原理、種類磁柵式傳感器主要由磁柵、磁頭和檢測(cè)電路組成。

磁柵上錄有等間距的磁信號(hào)，它是利用磁帶錄音的原理將等節(jié)距的周期變化的電信號(hào)(正弦波或矩形波)用錄磁的方法記錄在磁性尺子或圓盤上而制成的。

組成：測(cè)量原理:

裝有磁柵傳感器的儀器或裝置工作時(shí)，磁頭相對(duì)于磁柵有一定的相對(duì)位置，在這個(gè)過(guò)程中，磁頭把磁柵上的磁信號(hào)讀出來(lái)，這樣就把被測(cè)位置或位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

具體使用時(shí)對(duì)磁柵還有如下的要求：

磁柵的基尺（磁尺）要求不導(dǎo)磁，線膨脹系數(shù)應(yīng)與儀器或機(jī)床的相應(yīng)部分相近似。由于在基尺上要鍍一層磁性薄膜，所以要求基尺有良好的加工和電鍍性能。

為了使磁尺上錄的磁信號(hào)能長(zhǎng)時(shí)期保存，并希望產(chǎn)生較大的輸出信號(hào)，要求磁性薄膜剩磁感應(yīng)要大，矯頑力要高，電鍍要均勻，目前常用Ni-Co-P合金。

對(duì)磁尺表面要求長(zhǎng)磁柵平直度為（0.005～0.01）mm/m，圓磁柵的不圓度為0.005～0.01mm，表面粗糙度要小。

要求所錄磁信號(hào)幅度均勻，幅度變化小于10%，節(jié)距均勻，滿足一定精度要求。幾種常見(jiàn)磁柵的結(jié)構(gòu)

（二）磁頭磁柵上的磁信號(hào)由讀取磁頭讀出，按讀取

信號(hào)方式的不同，磁頭可分為靜態(tài)磁頭動(dòng)態(tài)磁頭靜態(tài)磁頭靜態(tài)磁頭是調(diào)制式磁頭，又稱磁通響應(yīng)式磁頭。

它與動(dòng)態(tài)磁頭的根本不同之處在于，在磁頭與磁柵之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下也有信號(hào)輸出。

靜態(tài)磁頭的工作原理

1—磁頭；2—磁柵；3—輸出波形

鐵心的磁阻很大，磁柵上的信號(hào)磁通不能通過(guò)磁頭，因而輸出繞組無(wú)感應(yīng)電勢(shì)輸出。只有當(dāng)激勵(lì)磁信號(hào)兩次過(guò)零時(shí)，鐵心不飽和，磁柵上的信號(hào)磁通才能通過(guò)輸出繞組的鐵心而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。

靜態(tài)磁頭的磁柵是利用它的漏磁通變化來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的。靜態(tài)磁頭輸出信號(hào)的頻率為勵(lì)磁電源頻率的兩倍，其幅值則與磁柵與磁頭之間的相對(duì)位移成正弦（或余弦）關(guān)系。

——幅值系數(shù)；——磁頭與磁柵的相對(duì)位移；——磁柵的節(jié)距；——激勵(lì)磁信號(hào)的角頻率

磁柵傳感器的數(shù)字測(cè)量原理：

根據(jù)磁柵和磁頭相對(duì)移動(dòng)讀出磁柵上的信號(hào)的不同，所采用的信號(hào)處理方式也不同。

動(dòng)態(tài)磁頭只有一組繞組，其輸出信號(hào)為正弦波，信號(hào)的處理方法也比較簡(jiǎn)單，只要將輸出信號(hào)放大整形，然后由計(jì)數(shù)器記錄脈沖數(shù)n，就可以測(cè)量出位移量的大小（）。但這種方法測(cè)量精度較低，而且不能判別移動(dòng)方向。

鑒幅法

若兩磁頭的激勵(lì)磁繞組加上同相的正弦激勵(lì)磁信號(hào)，則兩磁頭的輸出信號(hào)為：

經(jīng)濾除高頻載波后，得到與位移量成比例的信號(hào)為：

鑒相法若兩磁頭的激勵(lì)磁繞組上施加相位差為/4的正弦激勵(lì)信號(hào)，或?qū)⑤敵鲂盘?hào)移相/2，則兩磁頭輸出信號(hào)變?yōu)椋簩蓚€(gè)磁頭的輸出用求和電路相加，則獲得總輸出為：結(jié)論：輸出信號(hào)的幅值不變，但相位與磁頭、磁柵相對(duì)位移量χ有關(guān)。

磁柵傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及使用范圍與感應(yīng)同步器相似，其精度略低于感應(yīng)同步器。

磁柵傳感器的特點(diǎn)：

①錄制方便，成本低廉。當(dāng)發(fā)現(xiàn)所錄磁柵不合適時(shí)可抹去重錄；②使用方便，可在儀器或機(jī)床上安裝后再錄制磁柵，因而可避免安裝誤差；③可方