數(shù)控機床的檢測裝置

第二章數(shù)控機床的檢測裝置一、對檢測裝置的要求§2.1概述數(shù)控機床的檢測裝置也叫伺服系統(tǒng)的檢測、反饋元件，是數(shù)控機床的感知器官，感知伺服系統(tǒng)的速度和位移，并向控制系統(tǒng)發(fā)送反饋信號，形成閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。1.工作可靠；對伺服系統(tǒng)檢測元件的要求是：2.滿足精度要求,分辨率應(yīng)達0.1～10μm；3.使用維護方便；4.成本低。

二、檢測裝置的分類（一）數(shù)字式測量和模擬式測量1.數(shù)字式測量

（1）被測量轉(zhuǎn)換為脈沖個數(shù)，便于顯示和處理；（2）測量精度取決于測量單位，和量程基本無關(guān)；（3）測量裝置比較簡單，脈沖信號抗干擾能力較強。數(shù)字量測量是將被測的量以數(shù)字形式來表示，測量信號一般為電脈沖信號，可以直接把它送到數(shù)控裝置進行比較、處理。其特點是：2.模擬式測量模擬式測量是將被測的量用連續(xù)變量來表示，如電壓變化、相位變化等。它對信號處理的方法相對來說比較復(fù)雜。其特點是：（1）直接測量被測的量，無需變換；（2）在小量程內(nèi)實現(xiàn)較高的測量精度，技術(shù)上較成熟。如旋轉(zhuǎn)變壓器、同步感應(yīng)器等。（二）增量式測量和絕對式測量1.增量式測量

在輪廓控制數(shù)控機床上多采用這種測量方式，增量式測量只測相對位移量，如測量單位為0.001mm，則每移動0.001mm就發(fā)出一個脈沖信號。2.絕對式測量增量式測量的優(yōu)點是測量裝置較簡單，任何一個對中點都可作為測量起點。（三）直接測量和間接測量1.直接測量

絕對式測量裝置對于被測量的任意一點位置均由固定的零點標(biāo)起，每一個被測量點都有一個相應(yīng)的測量值。其測量裝置的結(jié)構(gòu)較增量式復(fù)雜。直接測量是將檢測裝置直接安裝在執(zhí)行部件上用來直接測量工作臺的直線位移，作為全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋信號。其缺點是測量裝置要和工作臺行程等長，所以在大型數(shù)控機床上受到一定限制。2.間接測量它是將旋轉(zhuǎn)型檢測裝置安裝在驅(qū)動電機軸或滾珠絲杠上，通過檢測轉(zhuǎn)動件的角位移來間接測量機床工作臺的直線位移，作為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋用。優(yōu)點是測量方便、無長度限制。缺點是測量信號中增加了由回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的傳動鏈誤差，從而影響了測量精度?！?.2感應(yīng)同步器一、感應(yīng)同步器的工作原理和分類它是利用電磁耦合原理，將位移或轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，借以進行位置檢測和反饋控制的，屬模擬式測量。根據(jù)對滑尺繞組供電方式的不同，以及對輸出電壓檢測方式的不同，感應(yīng)同步器的測量系統(tǒng)可分為鑒幅型和鑒相型兩種。按結(jié)構(gòu)形式可分為直線和圓感應(yīng)同步器兩種；分別用來測量直線和角位移；均由定子和動子組成。1.感應(yīng)同步器的分類圖2-1圓感應(yīng)同步器定子轉(zhuǎn)子定尺和滑尺的基板采用與機床熱膨脹系數(shù)相近的鋼板制成，鋼板上用絕緣粘結(jié)劑貼有銅箔，并利用腐蝕的辦法做成圖示的印刷繞組。長尺叫定尺，安裝在機床床身上，短尺為滑尺，安裝于移動部件上，兩者平行放置，保持0.25~0.05mm間隙。

感應(yīng)同步器兩個單元繞組間的距離為節(jié)距。定尺上是單向、均勻、連續(xù)的感應(yīng)繞組，滑尺有正、余弦兩個組繞組。當(dāng)正弦繞組與定尺繞組對齊時，余弦繞組與定尺繞組相差1/4節(jié)距。定尺滑尺正弦勵磁繞組A余弦勵磁繞組B2

圖2-2直線感應(yīng)同步器UCUSUd標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)同步器定尺長250mm，滑尺長100mm，節(jié)距為2mm。定尺圖2-3滑尺在不同位置的感應(yīng)電壓bacde移動距離感應(yīng)電壓滑尺位置定尺感應(yīng)電壓滑尺移動一個節(jié)距，感應(yīng)電壓變化一個周期。2.感應(yīng)同步器的工作原理工作時，滑尺繞組上通交流電，將在定尺的回路上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，電勢的幅值和相位隨工作臺的運動而變化，據(jù)此來測量工作臺的位移。二、鑒相系統(tǒng)的工作原理

鑒相系統(tǒng)是通過檢測感應(yīng)電壓的相位來測量位移的。定尺滑尺正弦勵磁繞組A余弦勵磁繞組B2

圖2-2直線感應(yīng)同步器UCUSUd給滑尺的正弦繞組A和余弦繞組B分別施加幅值Um相同，頻率ω相同，相位差900的交流電壓，即開始時，正弦激勵繞組與定尺繞組重合，此時滑尺繞組相對于定尺繞組的空間相位角=0。當(dāng)滑尺移動時，兩繞組不再重合，此時在定尺上的感應(yīng)電壓U'd為：同理，余弦激勵繞組作用，定尺上的感應(yīng)電壓U"d為：式中：k—電磁偶合系數(shù)。

若感應(yīng)同步器的節(jié)距為2，則滑尺移動的距離X與的關(guān)系式為：

由于感應(yīng)同步器的磁路系統(tǒng)可視為線性，根據(jù)疊加原理，定尺上的感應(yīng)總電壓為：代入上式得：三、鑒幅型系統(tǒng)的工作原理在這種系統(tǒng)中，供給滑尺的正、余弦繞組的激磁信號是頻率和相位相同而幅值不同的交流電壓，即它是通過檢測感應(yīng)電壓的幅值來測量的。其中Usm、Ucm幅值分別為式中：

1—給定電氣角。在正弦繞組單獨作用下，定尺上的感應(yīng)電壓U'd為：在余弦繞組單獨作用下，定尺上的感應(yīng)電壓U"d為：在正、余弦繞組共同作用下，定尺上的感應(yīng)電壓Ud為：由上式知，定尺上感應(yīng)電壓的幅值隨指令給定的位移X1(

1)與工作臺實際位移量X(

)的差值按正弦規(guī)律變化。四、感應(yīng)同步器的特點與應(yīng)用（一）特點

1.精度高它直接對機床的位移進行測量，測量結(jié)果只受本身精度的限制，直線精度一般為0.002mm/250mm。

2.對環(huán)境的適應(yīng)性強利用電磁感應(yīng)原理，不怕油污和灰塵污染，不易受到干擾。

3.使用壽命長，安裝維修簡單。

4.可用于長距離位移測量，適合于大中型機床使用。5.工藝性好，成本低。（二）應(yīng)用感應(yīng)同步器有鑒相和鑒幅兩種工作方式?；鶞?zhǔn)信號鑒相器數(shù)控裝置脈沖相位變換激磁供電線路直流放大器伺服驅(qū)動機構(gòu)放大器反饋信號感應(yīng)同步器機床±

xsintuT±

2U2UsUc圖2-4鑒相系統(tǒng)測量的原理圖指令信號參考信號誤差信號相位角

1由數(shù)控裝置發(fā)出。1.鑒相測量系統(tǒng)數(shù)控裝置數(shù)模轉(zhuǎn)換器相位補償相敏放大伺服驅(qū)動機構(gòu)感應(yīng)同步器機床±

xU2UsUc圖2-5鑒幅系統(tǒng)測量的原理圖檢波放大余弦正弦振蕩器控制工作臺的移動方向標(biāo)準(zhǔn)正弦信號控制移動位移2.鑒幅測量系統(tǒng)五、感應(yīng)同步器安裝使用的注意事項1.安裝時必須保持兩尺平行、兩平面間的間隙約為0.25mm，傾斜度小于0.5o，裝配面波紋度在0.01mm/250mm以內(nèi)。2.由于感應(yīng)同步器大都裝在易被工作液和切屑浸入的地方，因此應(yīng)加以保護。3.同步回路中的阻抗和激勵電壓不對稱以及激勵電流失真度不應(yīng)超過2%。4.由于感應(yīng)同步器感應(yīng)電勢低、阻抗低，所以應(yīng)加強屏蔽以防止干擾。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種的角度檢測元件，其結(jié)構(gòu)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子通勵磁電壓，轉(zhuǎn)子上得到電磁耦合感應(yīng)電壓，其輸出電壓大小與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)。由于旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，精度又能滿足一般要求，所以應(yīng)用較廣。旋轉(zhuǎn)變壓器通過測量電動機或被測軸的轉(zhuǎn)角來間接測量工作臺的位移。旋轉(zhuǎn)變壓器分為單極和多極形式，先分析一下單極工作情況。§2.3

旋轉(zhuǎn)變壓器一、基本概念圖2-6旋轉(zhuǎn)變壓器照片圖2-6旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理圖定子U1φ1φ2U2φ2U2φ2U2轉(zhuǎn)子φ2U2二、工作原理U1=UmsinωtU2=kU1sinθ=Umsinωtsinθ式中：k—電磁耦合系數(shù)；U1—定子的激勵電壓；U2—轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓；Um—定子的最大瞬時電壓。φ2U2

定子轉(zhuǎn)子U1圖2-7旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)原理圖該種旋轉(zhuǎn)變壓器，在轉(zhuǎn)子繞組連接負載后，所通過的電流產(chǎn)生的交變磁通將使定子和轉(zhuǎn)子將氣隙中的合成磁通畸變，影響測試精度。為此采用正弦、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，其定子和轉(zhuǎn)子繞組均由兩個扎數(shù)相等，且相互垂直的繞組構(gòu)成。如圖2-8所示，一個轉(zhuǎn)子繞組接高阻抗作為補償，另一個轉(zhuǎn)子繞組作為輸出。

U1U3U2轉(zhuǎn)子定子

1

2R

2cos

1sin圖2-8正余、弦旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖三、應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置檢測裝置，有鑒相式和鑒幅式兩種典型工作方式。鑒相式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的相位來檢測位移量；鑒幅式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的幅值來檢測位移量。1.鑒相工作方式給定子兩繞組分別通以幅值相同、頻率相同、相位差900的交流勵磁電壓，即這兩個勵磁電壓在轉(zhuǎn)子繞組中都產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，如圖2-8所示，根據(jù)線性疊加原理，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電壓應(yīng)為這兩個電壓的代數(shù)和：假如，轉(zhuǎn)子逆向轉(zhuǎn)動，可得由上述分析可知，轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角和轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角之間有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，這樣，只要檢測出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就可知道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。

2.鑒幅工作方式給定子的兩個繞組分別通以頻率相同、相位相同、幅值分別為U1m和U2m的交流激磁電壓，則有當(dāng)給定電氣角為時，交流激磁電壓幅值為別為當(dāng)轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)時，則轉(zhuǎn)子上的疊加電壓為同理，如果轉(zhuǎn)子逆向轉(zhuǎn)動，可得

由上述分析計算可知，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的幅值隨轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角而變化，測量出幅值即可求得轉(zhuǎn)角。如果將旋轉(zhuǎn)變壓器裝在數(shù)控機床的滾珠絲杠上，當(dāng)角從00到3600時，絲杠上的螺母帶動工作臺移動了一個導(dǎo)程，間接測量了執(zhí)行部件的直線位移。測量所走過的行程時，可加一個計數(shù)器，累計所轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)，折算成位移總長度。§2.4脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是數(shù)控機床上使用很廣泛的位置檢測裝置。脈沖編碼器可分為增量式與絕對式兩類。圖2-9脈沖編碼器的照片一、增量式脈沖編碼器增量式脈沖編碼器分光電式、接觸式和電磁感應(yīng)式三種。就精度和可靠性來講，光電式脈沖編碼器優(yōu)于其它兩種，它的型號是用脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)（p/r）來區(qū)分，數(shù)控機床常用2000、2500、3000p/r等，現(xiàn)在已有每轉(zhuǎn)發(fā)10萬個脈沖的脈沖編碼器。脈沖編碼器除用于角度檢測外，還可以用于速度檢測。1.基本概念光電式脈沖編碼器通常與電機做在一起，或者安裝在電機非軸伸端，電動機可直接與滾珠絲杠相連，或通過減速比為i的減速齒輪，然后與滾珠絲杠相連，那么每個脈沖對應(yīng)機床工作臺移動的距離可用下式計算：式中

—脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）；

S—滾珠絲杠的導(dǎo)程（mm）；

i—減速齒輪的減速比；

M—脈沖編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)（p/r）。增量式光電編碼器的工作原理圖如圖2-9所示。①②③④⑤⑥

數(shù)字顯示

信號處理電路

光電盤

指示光柵

光電元件

聚光鏡

光源

圖2-9光電式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)示意圖光電式脈沖編碼器，它由光源、聚光鏡、光電盤、圓盤、光電元件和信號處理電路等組成（圖2-9）。2.光電式脈沖編碼器的組成

光電盤是用玻璃材料研磨拋光制成，玻璃表面在真空中鍍上一層不透光的鉻，然后用照相腐蝕法在上面制成向心透光窄縫。透光窄縫在圓周上等分，其數(shù)量從幾百條到幾千條不等。指示光柵也用玻璃材料研磨拋光制成，上刻有相差1/4節(jié)距的兩個窄縫，每一條后面安裝有一只光電元件。光電盤與工作軸連在一起，光電盤轉(zhuǎn)動時，每轉(zhuǎn)過一個縫隙就發(fā)生一次光線的明暗變化，光電元件把通過光電盤和圓盤射來的忽明忽暗的光信號轉(zhuǎn)換為近似正弦波的電信號，經(jīng)過整形、放大后，輸出脈沖信號。通過記錄脈沖的數(shù)目，就可以測出轉(zhuǎn)角。測出脈沖的變化率，可以求出速度。3.工作原理(a)(b)(c)圖2-10增量式編碼器的工作原理光源光電盤光電元件兩個光電元件DA和DB的相位相差900，其產(chǎn)生的信號，經(jīng)過整形，成為兩列方波信號，根據(jù)先后順序，可以判斷圓光柵的正反轉(zhuǎn)。若A超前，則正轉(zhuǎn)，若B超前，則反轉(zhuǎn)。光電脈沖編碼器還每轉(zhuǎn)由DC產(chǎn)生一個脈沖信號。數(shù)控車床車螺紋時，可將這種脈沖信號當(dāng)作車刀進刀點和退刀點的信號使用，以保證車削螺紋不亂扣。增量式編碼器的缺點是易受噪聲或干擾的影響。但由于它具有制造方便，線路簡單，測量范圍廣等優(yōu)點，在精度要求不高，或舊機床改造等場合可得到應(yīng)用。絕對式編碼器可直接把被測轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來，且每一個角度位置均有其對應(yīng)的測量代碼，它能表示絕對位置，沒有累積誤差，電源切除后，位置信息不丟失，仍能讀出轉(zhuǎn)動角度。絕對式編碼器有光電式、接觸式和電磁式三種，以光電式四位絕對編碼器為例來說明其工作原理。

二、絕對式脈沖編碼器

1.二進制碼盤

白的部分代表0，黑的部分代表1，里環(huán)是高位，外環(huán)是低位，按二進制8421BCD規(guī)則編碼。圖2-11二進制編碼盤23222120000000010010001101000101011001111000111111101101110010111010100123222120圖2-12二進制編碼盤工作原理圖當(dāng)檢測對象帶動碼盤一起轉(zhuǎn)動時，光電元件和碼盤的相對位置發(fā)生變化，從內(nèi)到外四個感光元件將會出現(xiàn)有光照或無光照兩種情況。有光照時該感光元件設(shè)為“0”；反之，為“1”。如果碼盤逆時針轉(zhuǎn)動，就可依次得到按規(guī)定編碼的數(shù)字信號輸出為：0000、0001、0010……1111。反之，為：1111、1110、1101……0000。由上述分析可知，四位二進制編碼盤的分辨角θ＝360o/24=22.5o，若是n位二進制碼盤，就有n圈碼道，分辨角θ＝360o/2n，碼盤位數(shù)越大，所能分辨的角度越小，測量精度越高。若要提高分辨力，就必須增多碼道，即二進制位數(shù)增多。目前接觸式碼盤一般可以做到9位二進制，光電式碼盤可以做到18位二進制。用二進制代碼做的碼盤，如果電刷安裝不準(zhǔn)，會使得個別電刷錯位，而出現(xiàn)很大的數(shù)值誤差。一般稱這種誤差為非單值性誤差。為消除這種誤差，可采用葛萊碼盤。2葛萊編碼盤葛萊編碼盤的結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-13所示。白的部分代表0，黑的部分代表1，里環(huán)是高位，外環(huán)是低位。不按8421BCD規(guī)則編碼。圖案的切換只用一位數(shù)（二進制），所以能把讀誤控制在一個單位之內(nèi)，可靠性高。圖2-13葛萊編碼盤0000000100110010011010001001101110101110111111011100010001010111103267589111014151312423222120輸出二進制碼轉(zhuǎn)換成葛萊碼的法則是：將二進制碼右移一位并舍去末位的數(shù)碼，再與二進制數(shù)碼作不進位加法，結(jié)果即為葛萊碼。例如，二進制碼1101（13）對應(yīng)的葛萊碼為1011（11），其演算過程如下：1101（二進制碼）1101（不進位相加，舍去末位）1011（葛萊碼）

三、編碼盤的特點根據(jù)結(jié)構(gòu)，編碼盤可分為接觸式、電磁式和光電式。

1.接觸式編碼盤其優(yōu)點是簡單，體積小，輸出信號強，不需放大；缺點是存在電刷的磨損問題，故壽命短，轉(zhuǎn)速不能太高，而且精度受到最高位分段寬度的限制。如要求位數(shù)更多的話，可用兩個編碼盤構(gòu)成組合碼盤，如用兩個6位編碼盤組合起來，一個做粗測，一個做精測，精盤轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，粗盤最低位剛好移過一個，這樣就相當(dāng)于得到了與12位相當(dāng)?shù)拇a盤。

2.

光電編碼盤其優(yōu)點是無接觸磨損，壽命長，允許轉(zhuǎn)速高，可實現(xiàn)的精度高。缺點式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，光源壽命短。

3.電磁式編碼盤其優(yōu)點是是無接觸的編碼碼盤，具有壽命長，允許的轉(zhuǎn)速高，精度可達到很高。10月13日

§2.5光柵檢測裝置光柵是利用光的透射、干涉現(xiàn)象制成的光電檢測元件，可以測量長度、角度、速度、加速度、振動和爬行等。一、光柵的結(jié)構(gòu)光柵可分為透射光柵和反射光柵，透射光柵分辨率較反射光柵高，其檢測精度可達1μm以上。從形狀上看，又可分為圓光柵和直線光柵。反射光柵是采用不銹鋼帶經(jīng)照相腐蝕或直接刻線制成。透射光柵是采用經(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條紋而成。圖2-13直線光柵的照片圖2-14光柵構(gòu)成的原理圖柵距(P)國內(nèi)機床上一般采用100、200線/mm直線光柵通常由長、短兩塊配套使用，長的稱為標(biāo)尺光柵，一般固定在機床移動部件上，要求與行程等長。短的為指示光柵，裝在機床固定部件上。測量時它們相互平行放置，并保持0.05~0.1mm的間隙。光源聚光鏡標(biāo)尺光柵(裝在移動部件上)指示光柵(裝在固定部件上)光電元件(把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號)P1P2P3P4圖2-15光柵檢測裝置的原理圖二、工作原理光柵測量時,標(biāo)尺和指示兩光柵保持0.05~0.1mm的間隙，并使刻線相互傾斜一個小角度θ，由于光的衍射作用，就會產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，稱為莫爾條紋。當(dāng)兩光柵相對移動時，莫爾條紋也移動，但兩者的移動方向垂直。光柵移動一柵距P時，莫爾條紋移動一個節(jié)距W。因此通過測定莫爾條紋移動的數(shù)目，可以測出光柵移動的距離。P

W圖2-16莫爾條紋指示光柵標(biāo)尺光柵

PW莫爾條紋的特點：

1.放大作用用W（mm）表示莫爾條紋的寬度，P(mm)表示柵距，

(rad)為光柵線紋之間的夾角，則有

若光柵節(jié)距P取0.01mm，刻線傾角θ=0.001rad

時，則莫爾條紋的寬度W=10mm，其放大倍數(shù)為1000，可見莫爾條紋有放大作用。2.均化誤差作用莫爾條紋是由光柵的大量刻線共同組成，例如，200條/mm的光柵，10mm寬的光柵就由2000條線紋組成，這樣?xùn)啪嘀g的固有相鄰誤差就被平均化了，消除了柵距之間不均勻造成的誤差。

3.莫爾條紋的移動與柵距的移動成比例當(dāng)光柵尺移動一個柵距P時，莫爾條紋移動一個條紋寬度W。只要通過光電元件測出莫爾條紋的數(shù)目，就可知道光柵移動了多少個柵距，工作臺移動的距離可以計算出來。若光柵移動方向相反，則莫爾條紋移動方向也相反。

三、光柵測量裝置的位移－數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)P1

P2

P3

P4

指示光柵

標(biāo)尺光柵硅光電池

聚光鏡

光源

圖2-17光柵測量系統(tǒng)

P1、P2、P3、P4產(chǎn)生的信號相位彼此相差90o。P1、P3信號是相位差180o的兩個信號，接差動放大器放大，得正弦信號。同理，P2、P4信號送另一個差動放大器，得到余弦信號。Y6微分微分微分整形P1P2P4P3

差動放大器

差動放大器整形反相反相Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y8微分

B方波

A方波

D

C正弦信號余弦信號B′A′C′D′圖2-18四倍頻辨向電路正向脈沖反向脈沖為使每隔1/4節(jié)距都有脈沖，把A、B各自反向一次得C、D信號正向：A'B+AD'+C'D+B'C反向：BC'+CD'+A'D+AB'正弦余弦ABCD正向反向A′B′C′D′圖2-18波形圖

A、B、C、D信號經(jīng)微分變成窄脈沖A′、B′、C′、D′正弦和余弦信號經(jīng)整形變成方波A和B在正走或反走時每個方波的上升沿產(chǎn)生窄脈沖，由與門電路把0o、90o、180o、270o四個位置上產(chǎn)生的窄脈沖組合起來，根據(jù)不同的移動方向形成正向或反向脈沖。正向：A'B+AD'+C'D+B'C反向：BC'+CD'+A'D+AB'二、光柵檢測的特點（1）由于光柵的刻線可制作十分精確，同時莫爾條紋對刻線局部誤差有均化作用，因此柵距誤差對測量精度誤差影響較小;也可采用倍頻的方法來提高分辨精度，所以測量精度高。（2）在檢測過程中，標(biāo)尺光柵和指示光柵不直接接觸，沒有磨損，因而精度保持性好。（3）光柵刻線要求很精確，兩光柵之間的間隙及傾角都要求保持不變，故制造調(diào)試比較困難，對工作環(huán)境要求高?！?.3磁尺位置檢測裝置

磁尺又叫磁柵,是一種采用計算磁波數(shù)目來測量位置的元件。其優(yōu)點是精度高，復(fù)制簡單，安裝方便等。在油污、粉塵較多的場合使用有較好的穩(wěn)定性。一、組成和原理

該裝置由磁性尺、讀取磁頭和檢測電路組成。圖2-19磁尺位置檢測的框圖將磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栍涗洿蓬^轉(zhuǎn)化的一定節(jié)距的磁化信號圖2-19磁尺的照片

磁性標(biāo)尺是在非導(dǎo)磁材料上用涂敷、化學(xué)沉積或電鍍上一層10~20μm厚的硬磁材料，并在他們表面上錄制相等節(jié)距周期變化的磁信號，有平面實體型磁尺、帶狀磁尺、線狀磁尺、圓型磁尺。二、磁性標(biāo)尺框架磁頭帶狀磁尺磁尺磁頭磁頭磁盤/4(a)帶狀磁尺(b)線狀磁尺(c)圓型磁尺圖2-20常用的磁尺三、磁頭

磁頭是進行磁-電轉(zhuǎn)換的變換器，它把反映空間位置的磁信號轉(zhuǎn)換為電信號。圖2-21磁頭的結(jié)構(gòu)原理圖磁性膜輸出信號U拾磁繞組激磁繞組激磁電源磁頭鐵芯基體磁尺

0X

U—拾磁線圈的感應(yīng)電壓；U0—感應(yīng)電壓系數(shù)；

—磁尺變化信號節(jié)距；x—磁頭相對磁尺的位移；

—激磁電流的角頻率。為了辨別磁頭在磁標(biāo)尺上的移動方向，常采用兩組磁頭。A磁頭B磁頭圖2-22雙磁頭測量的原理圖i1i2U2U1磁尺使用單個磁頭的輸出信號很小，實際使用中，將幾十個磁頭都以相同的間距λm/2配置，相鄰兩磁頭的輸出繞組反向串接。因此輸出信號為各磁頭輸出的疊加。多間隙磁頭具有高精度、高分辨率、輸出電壓大等優(yōu)點。磁尺磁頭U(a)(b)輸出電壓Un=3

m/2O

m/2圖2-23多間隙磁頭測量的原理圖

四、磁柵測量電路的工作方式磁尺檢測是模擬測量，必須和檢測電路配合才能檢測，檢測方法有鑒相式和鑒幅式兩種。1.鑒相式測量檢測電路振蕩器2MC分頻器

400低通濾波器功放功放90o移向器限幅放大整形可逆計數(shù)器檢相內(nèi)插電路求和電路帶通濾波器SSNNSSS