磁柵式傳感器

磁柵式傳感器第1頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大尺寸磁柵尺外形圖第2頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、磁柵的組成及類型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。l－磁尺；2－尺基；3－磁性薄膜；4－鐵心；5－磁頭第3頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁柵的外形及結(jié)構(gòu)圖磁尺靜態(tài)磁頭去信號(hào)處理電路固定孔第4頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．磁柵的類型長(zhǎng)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5頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1－磁頭2－磁柵3－屏蔽罩4－基座5－軟墊第6頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁尺磁柵外觀圖磁頭第7頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月德國(guó)SIKO

磁柵尺第8頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁頭與磁尺相對(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(huà)演示第9頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁柵傳感器由磁柵（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(zhǎng)的磁信號(hào)而制成的。

磁信號(hào)的波長(zhǎng)（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．基本工作原理第10頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖5-4-1磁柵傳感器示意圖第11頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這里以靜態(tài)磁頭為例，簡(jiǎn)要說(shuō)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(guò)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(guò)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?jiàn)感應(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。

第12頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中：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：第13頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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14頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖5-4-3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5-4-3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第15頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為增大輸出，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。

圖5-4-4雙磁頭結(jié)構(gòu)第16頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將第二個(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17頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁尺與磁頭接觸，使用壽命不如光柵，數(shù)年后易退磁。設(shè)置兩個(gè)磁頭的意義何在？第18頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用輸出信號(hào)的幅值大小來(lái)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19頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鑒幅型磁柵傳感器的原理框圖第20頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁柵數(shù)顯裝置的結(jié)構(gòu)示意圖1－磁性標(biāo)尺2－磁頭3－固定塊4－尺體安裝孔5－泡沫墊6－滑板安裝孔7－磁頭連接板8－滑板三、磁柵數(shù)顯裝置

第21頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月國(guó)產(chǎn)磁柵數(shù)顯裝置的LSI芯片組成：1．磁頭放大器（SF023）2．磁尺檢測(cè)專用集成芯片（SF6114）主要功能：兩輸入信號(hào)的放大；通道B信號(hào)移相900；通道A和通道B信號(hào)求和放大；補(bǔ)償兩只磁頭特性所需的調(diào)整和來(lái)自數(shù)顯表供給兩只磁頭的勵(lì)磁信號(hào)。主要功能：對(duì)磁尺勵(lì)磁信號(hào)的低通濾波和功率放大；供給磁頭的勵(lì)磁信號(hào)；對(duì)放大器輸出信號(hào)經(jīng)濾波后進(jìn)行放大、限幅、整形為矩形波；接受反饋信號(hào)對(duì)磁尺檢出信號(hào)進(jìn)行相位微調(diào)。第22頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．可逆計(jì)數(shù)芯片（WK50395）3．磁尺細(xì)分專用集成芯片（SIM－011）主要功能：對(duì)磁尺的節(jié)距W＝200μm實(shí)現(xiàn)200或40或20等分的電氣細(xì)分，從而獲得1、5、10μm的分辨力（最小顯示值）。該芯片帶有比較寄存器和鎖存器的P溝道MOS六位十進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)/顯示驅(qū)動(dòng)器?？梢灾鹞挥肂CD碼置數(shù)，及有異步清零功能。第23頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．磁柵測(cè)量系統(tǒng)壓板磁頭磁尺四、磁柵式傳感器的應(yīng)用數(shù)顯第24頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁柵在磨床測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用磁尺2．應(yīng)用實(shí)例第25頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§5－4感應(yīng)同步器圓感應(yīng)同步器與角度數(shù)顯表外形圖（參考航天數(shù)顯中心）第26頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點(diǎn)：具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠、對(duì)工作環(huán)境要求低、維護(hù)方便、壽命長(zhǎng)、制造工藝簡(jiǎn)單。用途：可用來(lái)測(cè)量直線或轉(zhuǎn)角位移。分類：測(cè)量直線位移的稱長(zhǎng)感應(yīng)同步器，測(cè)量轉(zhuǎn)角位移的稱圓感應(yīng)同步器。第27頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和類型圓盤(pán)式感應(yīng)同步器示意圖直線式感應(yīng)同步器示意圖1．結(jié)構(gòu)第28頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定尺與滑尺繞組關(guān)系圖第29頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)同步器的解剖圖第30頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．類型直線式旋轉(zhuǎn)式（圓盤(pán)式）帶型標(biāo)準(zhǔn)型窄型第31頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月直線式感應(yīng)同步器的尺寸和精度一覽表種類定尺尺寸（mm）滑尺尺寸（mm）測(cè)量周期（mm）精度(μm)標(biāo)準(zhǔn)型250×58×9.5100×73×9.521.5～2.5窄型250×30×9.574×35×9.522.5～5帶型(200～2000)×19－210第32頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帶型感應(yīng)同步器外形圖（參考東方仿真）第33頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、感應(yīng)同步器的工作原理感應(yīng)同步器原理動(dòng)畫(huà)演示第34頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在定尺繞組上加上激勵(lì)電流，于是滑尺繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其值為設(shè)感應(yīng)線圈A的中心從勵(lì)磁線圈中心右移的距離為x

，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為上式中：Em=K0UmωK－主要與兩繞組的相對(duì)位置等因素有關(guān)第35頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖滑尺繞組有兩組，相差1/4個(gè)周期，則有第36頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從勵(lì)磁形式來(lái)說(shuō)一般可分為二大類：一類是以滑尺(或轉(zhuǎn)子)勵(lì)磁，由定尺(或定子)取感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，另一類則相反。依信號(hào)處理方式而言，一般可分為鑒相型、鑒幅型和脈沖調(diào)寬型三種，而脈沖調(diào)寬型本質(zhì)上也是一種鑒幅。第37頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．鑒相方式在滑尺的正弦、余弦繞組上供給幅值和頻率相同、相位差900的勵(lì)磁電壓us和uc，兩個(gè)勵(lì)磁繞組在定尺繞組上感應(yīng)電勢(shì)分別為：定尺上的總感應(yīng)電勢(shì)為：第38頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．鑒幅方式在滑尺的正弦、余弦繞組上供以同頻、反相，但幅值不等的交流勵(lì)磁電壓us和uc，即：兩個(gè)勵(lì)磁繞組在定尺上感應(yīng)電勢(shì)分別為：第39頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2