《傳感器及檢測(cè)技術(shù)》配套PPT課件
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3-1．
增量編碼器一般輸出信號(hào)是兩路正交脈沖信號(hào)和一路參考信號(hào)，之所以叫增量是因?yàn)樗奈恢眯盘?hào)是通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)累加得到，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置，并且同每圈輸出的參考信號(hào)來(lái)清除累計(jì)誤差。缺點(diǎn)就是斷電后，需要重新尋找初始位置。
絕對(duì)編碼器又分單圈絕對(duì)和多圈絕對(duì)。單圈絕對(duì)，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，360度不重復(fù)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)；而多圈可以保持n圈不重復(fù)，具體看選擇，原理類似于鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)然也有用電子記圈的，日系絕對(duì)編碼器產(chǎn)品居多。
3-2．光柵尺在系統(tǒng)中為閉環(huán)控制,編碼器為半閉環(huán),都為反饋伺服軸位移量的裝置,精度上光柵尺要高,但成本也高,而且相對(duì)編碼器穩(wěn)定性要差,保養(yǎng)維修程度也要高,需要根據(jù)具體機(jī)床的要求來(lái)選擇.另外光柵尺也可反饋角度,有圓光柵.編碼器也可反饋角度以及轉(zhuǎn)速.還分相對(duì)編碼器與絕對(duì)編碼器.編碼器和光柵尺都有不同檔次不同精度之分,也就是說(shuō)分辨率有很多類別.一般高檔高精度機(jī)床會(huì)配光柵尺,中低檔機(jī)床配編碼器.
3-3．在透射式直線光柵中，把柵距相同的兩光柵（主光柵和指示光柵）的刻
線面疊合在一起，中間留有小間隙，且兩者柵線錯(cuò)開一個(gè)很小的角度θ，在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過(guò)，形成亮帶；在兩光柵刻線錯(cuò)開處，由于相
互擋光作用形成暗帶。因此在接近垂直柵線方向出現(xiàn)明暗相間的條紋，這種條紋稱為莫爾條紋。
1．對(duì)應(yīng)關(guān)系
當(dāng)兩光柵沿著與柵線垂直的方向相對(duì)移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋也沿著近似垂直光柵移動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)光柵移動(dòng)一個(gè)柵距時(shí)，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)條紋的間距，當(dāng)光柵反向移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋也反向移動(dòng)。兩者具有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，根據(jù)光電元件接收到的條紋數(shù)目，就可以知道光柵移過(guò)的位移值。
２．放大作用
光柵柵距很小，肉眼很難分辨，而莫爾條紋清晰可見。因此莫爾條紋是放大了的光柵柵距，具有放大作用。
３．平均效應(yīng)
莫爾條紋由光柵的大量柵線共同形成的，所以對(duì)光柵柵線的刻劃誤差有平均作用。通過(guò)莫爾條紋所獲得的精度比柵線刻劃的精度要高。
3-4．光柵傳感器主要由光源、光柵副和光敏元件三大部分組成。
3-5．將長(zhǎng)度與測(cè)量范圍一致的主光柵固定在運(yùn)動(dòng)零件上，隨零件一起運(yùn)動(dòng)，短的指示光柵與光電元件固定不動(dòng)。當(dāng)兩塊光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，可以觀測(cè)到莫爾條紋的光強(qiáng)的變化。設(shè)初始位置為接收亮帶信號(hào)，隨著光柵的移動(dòng)，光強(qiáng)的變化由亮進(jìn)入半亮半暗、全暗、半暗半亮、全亮，光柵移動(dòng)了一個(gè)柵距，莫爾條紋也經(jīng)歷了一個(gè)周期，移動(dòng)了一個(gè)條紋間距。光強(qiáng)的變化需要通過(guò)光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化，輸出電壓的變化曲線近似為正弦曲線。再通過(guò)后續(xù)的放大整形電路的處理，就變成一個(gè)脈沖輸出。運(yùn)動(dòng)零件的位移值就等于脈沖數(shù)與柵距的乘積。
3-7．1．組成
磁柵式傳感器主要由磁尺、磁頭和檢測(cè)電路組成。
２．測(cè)量原理
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或圓盤上而制成的。當(dāng)磁柵傳感器工作時(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)換成了電信號(hào)。
3-11．１．零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因
零點(diǎn)殘余電壓由基波分量和高次諧波構(gòu)成，產(chǎn)生的主要原因如下：
①基波分量主要是傳感器兩個(gè)次級(jí)線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱、以及構(gòu)成電橋另外兩臂的電器參數(shù)不一致，從而使兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)的幅值和相位不相等，即使調(diào)整銜鐵位置，也不能同時(shí)使幅值和相位都相等。
②高次諧波主要由導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性引起。當(dāng)磁路工作在磁化曲線的非線性段時(shí)，激勵(lì)電流與磁通的波形不一致，導(dǎo)致了波形失真；同時(shí)由于磁滯損耗和兩個(gè)線圈磁路的不對(duì)稱，造成了兩個(gè)線圈中某些高次諧波成分，于是產(chǎn)生了零位電壓的高次諧波。
③激勵(lì)電壓中包含的高次諧波及外界電磁干擾，也會(huì)產(chǎn)生高次諧波。
２．零點(diǎn)殘余電壓的消除
為了減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)，可采用以下方法：
①盡量使傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)及磁路相互對(duì)稱。
②采用良好的導(dǎo)磁材料制作殼體，進(jìn)行屏蔽抗干擾。
③將傳感器工作區(qū)域設(shè)置在磁化曲線的線性區(qū)內(nèi)。
④選用相敏檢波電路作為測(cè)量電路，既可判別銜鐵移動(dòng)方向又可改善輸出特性，減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)。
⑤進(jìn)行外電路補(bǔ)償。主要有幾類補(bǔ)償電路，圖中電阻是用康銅絲繞制的，串聯(lián)電阻值為０．５～５Ω，并聯(lián)電阻值為數(shù)十至數(shù)百千歐，并聯(lián)電容為１００～５００ｐＦ之間，實(shí)際參數(shù)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。
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