傳感器及檢測(cè)技術(shù) 教學(xué)PPT課件

傳感器及檢測(cè)技術(shù) 教學(xué)PPT課件,傳感器及檢測(cè)技術(shù),教學(xué)PPT課件,傳感器,檢測(cè),技術(shù),教學(xué),PPT,課件 PPT模板下載： 位移檢測(cè)目錄1 1任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）2 2任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）3 3任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）4 4任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè) 項(xiàng)目三 位移檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)能認(rèn)識(shí)、了解檢測(cè)位移量的傳感器器件，了解它們的主要特點(diǎn)和性能。能了解絕對(duì)式和增量式光電編碼器的基本知識(shí)。會(huì)用光電編碼器測(cè)量位移。能了解光柵傳感器的組成和結(jié)構(gòu)。能理解莫爾條紋測(cè)量位移的原理。能了解磁柵傳感器的組成和特點(diǎn)。了解磁柵、磁頭的結(jié)構(gòu)和工作原理。能理解自感式電感傳感器和差動(dòng)變壓器的工作原理、測(cè)量電路及應(yīng)用電路。項(xiàng)目三 位移檢測(cè) 位移是物體在一定方向上的位置變化。位移測(cè)量，可分為線位移測(cè)量和角位移測(cè)量?jī)煞N，它是機(jī)械加工的重要參數(shù)。另外，許多其他參數(shù)，如力與壓力、形變、厚度、間距、振動(dòng)、速度、加速度等非電量的測(cè)量也可以轉(zhuǎn)換為位移的測(cè)量，由位移的變化測(cè)出這些參數(shù)的變化。任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）任務(wù)提出 以數(shù)控機(jī)床（圖3-1）為核心的先進(jìn)制造技術(shù)是世界各國(guó)加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，它是機(jī)、電、氣、液、光等多學(xué)科的綜合，技術(shù)涉及機(jī)械制造、傳感器、信息處理、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)等多個(gè)領(lǐng)域。其中傳感器在數(shù)控機(jī)床中具有重要地位，它監(jiān)視和測(cè)量著數(shù)控機(jī)床工作過程的每一步。任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）任務(wù)提出任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）相關(guān)知識(shí) 光電編碼器也是一種光電傳感器，只是它將光源、透鏡、隨軸旋轉(zhuǎn)的碼盤、窄縫和光敏元件組成在一起。當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏元件接收到一串亮暗相間的光線，由后續(xù)電路轉(zhuǎn)換為一串脈沖，光電編碼器將轉(zhuǎn)速信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為脈沖輸出。因此光電編碼器是一種數(shù)字式傳感器。光電編碼器廣泛應(yīng)用于測(cè)量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速、角位移，絲桿的線位移等方面。它具有測(cè)量精度高、分辨率高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、便于與計(jì)算機(jī)接口、適宜遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。光電編碼器由于它的碼盤和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同而分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器兩種。任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）一、光電編碼器和碼盤的外形圖光電編碼器的外形如圖3-2所示，絕對(duì)式和增量式碼盤的外形如圖3-3所示。任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、增量式編碼器 如圖3-4所示為增量式編碼器的結(jié)構(gòu)圖。它由光源、光柵板、碼盤和光敏元件組成。碼盤與轉(zhuǎn)軸連在一起，它是用玻璃材料制成，表面涂有一層不透光的金屬鉻，然后在邊緣制成向心透光窄縫，透光窄縫在碼盤圓周上等分，數(shù)量從一百多條到幾千條不等。（一）增量式編碼器的結(jié)構(gòu)和組成任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、增量式編碼器 光電編碼器的光柵板外圈上A、B兩個(gè)窄縫的間距是碼盤上的兩個(gè)窄縫距離的（m+1/4）倍，m 為正整數(shù)，由于彼此錯(cuò)開1/4節(jié)距，兩組窄縫相對(duì)應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號(hào)A、B彼此相差90相位。當(dāng)碼盤隨軸正轉(zhuǎn)時(shí)，A信號(hào)超前B信號(hào)90；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時(shí)，B信號(hào)超前A信號(hào)90，波形如圖3-5所示。這樣可以判斷碼盤旋轉(zhuǎn)的方向。（二）增量式編碼器的工作原理任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、增量式編碼器（二）增量式編碼器的工作原理任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）三、絕對(duì)式編碼器 碼盤由光學(xué)玻璃制成，如圖3-6所示為六位二進(jìn)制碼盤結(jié)構(gòu)，上面刻有同心碼道，每位碼道都按一定規(guī)律制成透光和不透光部分，其中黑的區(qū)域?yàn)椴煌腹鈪^(qū)，又稱暗區(qū)，用“0”表示；白的區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)，又稱亮區(qū)，用“1”表示。這樣在任意角度都有對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼。（一）六位二進(jìn)制碼盤結(jié)構(gòu)任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）三、絕對(duì)式編碼器 如圖3-7所示為絕對(duì)式編碼器組成示意圖。它由光源、透鏡、碼盤和光敏元件組成。其中光敏元件是一組，它的排列與碼道一一對(duì)應(yīng)。（二）絕對(duì)式編碼器的組成任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）三、絕對(duì)式編碼器 光源透過透鏡照射到碼盤上，當(dāng)碼盤隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過亮區(qū)（透光窄縫）的光線由光敏元件接收，輸出為“1”；而在暗區(qū)，輸出為“0”。碼盤旋至不同的位置時(shí)，一組光敏元件輸出信號(hào)的組合反映了一定規(guī)律編碼的數(shù)字量，代表了碼盤軸的角位移的大小。（三）絕對(duì)式編碼器的工作原理任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）任務(wù)實(shí)施 由上面的相關(guān)知識(shí)可知，光電編碼器有增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器兩種，要對(duì)數(shù)控機(jī)床的位置進(jìn)行檢測(cè)，一般選用增量式光電編碼器，對(duì)于重要的測(cè)量可選用絕對(duì)式光電編碼器。一、合理選擇光電編碼器的類型任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器數(shù)控機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。（一）數(shù)控機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器 拖板的橫向運(yùn)動(dòng)為Z軸，由Z軸進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)通過Z軸滾珠絲桿來實(shí)現(xiàn)；拖板上刀架的徑向運(yùn)動(dòng)為X軸，由X軸進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)通過X軸滾珠絲桿來實(shí)現(xiàn)。伺服電動(dòng)機(jī)端部配有光電編碼器，用于角位移測(cè)量和數(shù)字測(cè)速，角位移通過絲桿螺距間接反映拖板或刀架的直線位移。（二）光電編碼器進(jìn)行位移檢測(cè)的原理任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器 例如某帶有光電編碼器的伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿直連（傳動(dòng)比為11），光電編碼器的分辨率為1024個(gè)脈沖/周，絲桿螺距為8mm，數(shù)控系統(tǒng)中斷時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖為2048個(gè)脈沖，求在這段時(shí)間內(nèi)工作臺(tái)的位移是多少？（二）光電編碼器進(jìn)行位移檢測(cè)的原理任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器解：編碼器旋轉(zhuǎn)一周，對(duì)應(yīng)絲桿移過一個(gè)螺距。而編碼器的分辨率為1024個(gè)脈沖/周，在中斷時(shí)間內(nèi)，測(cè)得2048個(gè)脈沖，即轉(zhuǎn)了兩周。所以就得到了這段時(shí)間內(nèi)工作臺(tái)的位移是兩個(gè)螺距16mm。具體的控制過程以Z軸為例，它的伺服控制框圖如圖3-9所示。伺服電機(jī)帶動(dòng)拖板移動(dòng)，光電編碼器產(chǎn)生與直線位移成正比的脈沖信號(hào)，此信號(hào)反映了拖板的實(shí)際位置值Pf與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置位置值Pc進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)Pe，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路變換成速度控制信號(hào)nc，nc與速度反饋信號(hào)nf比較后，經(jīng)信號(hào)調(diào)節(jié)和功率驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)伺服電機(jī)，再由滾珠絲桿螺母副帶動(dòng)拖板繼續(xù)向前作直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)拖板運(yùn)動(dòng)至Pc=Pf時(shí)，Pe=0，伺服電機(jī)停轉(zhuǎn)，拖板停在設(shè)置位置Pc所要求的地方。任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器（三）編碼器的機(jī)械安裝編碼器軸與電機(jī)輸出軸之間必須采用彈性軟連接，并要確?？煽窟B接，可避免電機(jī)軸的串動(dòng)、跳動(dòng)造成編碼器的損壞。安裝時(shí)要注意允許的軸負(fù)載。保證編碼器軸與被測(cè)軸的不同軸度小于02mm，與軸線的偏角小于15。安裝時(shí)，嚴(yán)禁碰撞、敲擊和摔打。編碼器要確保固定牢固，無(wú)松動(dòng)，并定期檢查。任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器（四）編碼器的電氣連接光電編碼器的連接線建議采用屏蔽電纜。光電編碼器的連線應(yīng)確保正確無(wú)誤后，再通電。接地線應(yīng)盡量粗，其橫截面面積一般應(yīng)大于15mm2。與編碼器相連的電機(jī)等設(shè)備，應(yīng)接地良好，不能有靜電。避免在強(qiáng)電磁環(huán)境中使用。任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）二、正確使用增量式光電編碼器 對(duì)采用增量式位置檢測(cè)裝置的伺服系統(tǒng)（如增量式光電編碼器），因?yàn)檩敵鲂盘?hào)是增量值（一串脈沖），失電后控制器就失去了對(duì)當(dāng)前位置的記憶。因此，每次開機(jī)啟動(dòng)后要回到一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，然后從這里算起，來記錄增量值，這一過程稱為回參考點(diǎn)。（五）注意點(diǎn)任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）光電編碼器除了用于檢測(cè)位移以外，還大量應(yīng)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)速。將光電編碼器安裝在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)被測(cè)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光電編碼器隨軸一起旋轉(zhuǎn)，輸出脈沖正比于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。對(duì)于高速轉(zhuǎn)軸和低速轉(zhuǎn)軸的測(cè)速采用不同的方法。其他案例任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）高速旋轉(zhuǎn)測(cè)速一般采用在給定的時(shí)間間隔T內(nèi)對(duì)編碼器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，這種方法測(cè)量的是平均速度，又稱為M法測(cè)速。它的原理框圖如圖3-10a所示，輸出脈沖示意圖如圖3-10b所示。（一）高速旋轉(zhuǎn)測(cè)速其他案例任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）（一）高速旋轉(zhuǎn)測(cè)速其他案例任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）低轉(zhuǎn)速測(cè)速一般采用脈沖周期作為計(jì)數(shù)器的門控信號(hào)，時(shí)鐘脈沖作為計(jì)數(shù)脈沖，時(shí)鐘脈沖周期遠(yuǎn)小于輸出脈沖周期。這種方法測(cè)量的是瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，又稱為T法測(cè)速。它的原理框圖如圖3-11a所示，輸出脈沖示意圖如圖3-11b所示。（二）低轉(zhuǎn)速測(cè)速其他案例任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）（二）低轉(zhuǎn)速測(cè)速其他案例任務(wù)一 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光電編碼器）在實(shí)訓(xùn)室借助電機(jī)、光電編碼器及連接器、調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器、示波器（或頻率計(jì)）、電源等器件和設(shè)備，用連接器將光電編碼器與電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接，通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，光電編碼器輸出端連接示波器或頻率計(jì)來觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。訓(xùn)練一下任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）各種數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，直接關(guān)系到機(jī)床的加工精度。在高精度數(shù)控機(jī)床中，位移檢測(cè)裝置可采用直線光柵，它可直接檢測(cè)出工作臺(tái)的直線位移量，但檢測(cè)裝置要和行程等長(zhǎng)。它的測(cè)量精度比光電編碼器高，但價(jià)格也較貴。目前，數(shù)控機(jī)床使用的光柵分辨率可達(dá)1m，更高精度的可達(dá)01m。任務(wù)提出 光柵式位移傳感器是一種數(shù)字式傳感器，直接把非電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。它主要用于長(zhǎng)度和角度的精密測(cè)量和數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測(cè)等，還可以檢測(cè)能夠轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度的速度、加速度、位移等其他物理量。它具有檢測(cè)精度和分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、易與微機(jī)接口、便于信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量等特點(diǎn)。相關(guān)知識(shí)任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）直線光柵位移傳感器的外形及內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。（一）直線光柵位移傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)一、光柵傳感器的外形與結(jié)構(gòu)任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）幾種光柵傳感器如圖3-13所示。（二）幾種光柵傳感器一、光柵傳感器的外形與結(jié)構(gòu)任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）光柵傳感器中使用的光柵為計(jì)量光柵，由標(biāo)尺光柵（主光柵）和指示光柵組成，又稱光柵副。光柵傳感器主要由光源、光柵副和光敏元件三大部分組成。從光柵的光線走向來看，計(jì)量光柵可分為透射式光柵和反射式光柵兩類。透射式光柵用光學(xué)玻璃作基體，在上面均勻地刻劃出等間距、等寬度的條紋，如圖3-14所示，刻劃的地方為黑，不透光；沒有刻劃的地方為白，透光，形成連續(xù)的透光區(qū)和不透光區(qū)。（二）幾種光柵傳感器二、光柵的類型與結(jié)構(gòu)任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（二）幾種光柵傳感器二、光柵的類型與結(jié)構(gòu)任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）在透射式直線光柵中，如圖3-15所示，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，在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過，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。（一）莫爾條紋的形成三、莫爾條紋的形成及特性任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（一）莫爾條紋的形成三、莫爾條紋的形成及特性任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（二）莫爾條紋的特性三、莫爾條紋的形成及特性任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）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)。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。1.對(duì)應(yīng)關(guān)系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。通過莫爾條紋所獲得的精度比柵線刻劃的精度要高。2.放大作用3.平均效應(yīng)1.鎢絲燈泡 鎢絲燈泡工作范圍為40130，與光電元件相組合的轉(zhuǎn)換效率低，使用壽命短。2.半導(dǎo)體發(fā)光器件 半導(dǎo)體發(fā)光器件如砷化鎵發(fā)光二極管的工作范圍為60100，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)30%左右，使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快。（一）光源四、光柵傳感器的組成任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）光柵副由柵距相等的主光柵和指示光柵組成，它們互相重疊，又不完全重合，兩者柵線間錯(cuò)開一個(gè)小角度，以便得到莫爾條紋。主光柵固定在被測(cè)體上，指示光柵與光電元件固定在一起。（二）光柵副四、光柵傳感器的組成任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）通過感測(cè)隨主光柵的移動(dòng)而產(chǎn)生的莫爾條紋的移動(dòng)，來測(cè)定位移量。（三）光電接收元件四、光柵傳感器的組成任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）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)，如圖3-17所示。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)的變化如圖3-18b所示，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。五、光柵傳感器測(cè)量位移的原理任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）光強(qiáng)的變化需要通過光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化，如圖3-18a所示，輸出電壓的變化曲線近似為正弦曲線。再通過后續(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。五、光柵傳感器測(cè)量位移的原理任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）五、光柵傳感器測(cè)量位移的原理任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）光電元件接收光信號(hào)后，由光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過后續(xù)的測(cè)量電路輸出反映位移大小、方向的脈沖信號(hào)。圖3-19所示為測(cè)量電路的原理框圖。六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）在實(shí)際應(yīng)用中，由于被測(cè)物的移動(dòng)往往是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，既有正向運(yùn)動(dòng)，又有反向運(yùn)動(dòng)。若只安裝一套光電元件，則無(wú)論光柵作正向移動(dòng)還是反向移動(dòng)，光敏元件都產(chǎn)生相同的正弦信號(hào)，是無(wú)法分辨移動(dòng)方向的。因此，要正確辨別光柵的運(yùn)動(dòng)方向，必須加入辨向電路。（一）辨向原理六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）通?？稍谙嗑嗨姆种粬啪嗟奈恢冒惭b兩個(gè)光電器件，它們能獲得兩個(gè)相位相差90的信號(hào)。輸出信號(hào)有方波和正弦波兩種，這里以正弦波為例進(jìn)行分析。辨向電路如圖3-20所示。（一）辨向原理六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（一）辨向原理六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）細(xì)分電路是用來提高測(cè)量精度的。當(dāng)利用光柵測(cè)量時(shí)，零件每移動(dòng)一個(gè)柵距，輸出一個(gè)脈沖，測(cè)量的分辨率即為一個(gè)柵距。若要提高精度，可以增加?xùn)啪€的密度，減小柵距，但這種方法受到制造工藝和成本的限制。細(xì)分的方法有很多種，常用的細(xì)分方法是直接細(xì)分，細(xì)分?jǐn)?shù)為4，故又稱四倍頻細(xì)分。實(shí)現(xiàn)的方法有如下兩種：（二）細(xì)分技術(shù)六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（二）細(xì)分技術(shù)如圖3-22所示，在一個(gè)莫爾條紋間距內(nèi)并列等間距放置4個(gè)光電元件S1、S2、S3、S4，當(dāng)莫爾條紋移動(dòng)時(shí)，4個(gè)光電器件依次輸出相位相差90的電壓信號(hào)，經(jīng)過零比較器鑒別出4個(gè)信號(hào)的零電平，并發(fā)出計(jì)數(shù)脈沖，即一個(gè)莫爾條紋周期內(nèi)發(fā)出4個(gè)脈沖，實(shí)現(xiàn)了四細(xì)分。六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（二）細(xì)分技術(shù)采用在間距w/4的位置上放置兩個(gè)光電元件，首先得到兩路相位相差90的正弦電壓信號(hào)S和C，再將這兩路信號(hào)輸入圖3-23所示的四倍頻細(xì)分辨向電路。這兩路信號(hào)經(jīng)過放大器放大，再由整形電路整形為兩路方波信號(hào)，并經(jīng)過反相器得到相位依次為0、90、180、270的四路方波信號(hào)，經(jīng)微分電路輸出4個(gè)尖脈沖信號(hào)，波形如圖3-24所示，也即移動(dòng)一個(gè)光柵柵距輸出4個(gè)脈沖信號(hào)。（二）細(xì)分技術(shù)六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（二）細(xì)分技術(shù)六、光柵傳感器的測(cè)量電路任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）數(shù)控機(jī)床的線位移檢測(cè)，根據(jù)光柵傳感器的相關(guān)知識(shí)，可選用直線光柵位移傳感器。一、合理選擇光柵傳感器任務(wù)實(shí)施任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）如圖3-25所示為直線光柵位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。光源、透鏡、指示光柵和光電器件固定在機(jī)床床身上，主光柵固定在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件上，可往復(fù)移動(dòng)。安裝時(shí)，指示光柵和主光柵之間保證有一定的間隙。（一）光柵位移傳感器在機(jī)床上的應(yīng)用二、正確使用直線光柵位移傳感器任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）傳感器應(yīng)盡量安裝在靠近設(shè)備工作臺(tái)的床身基面上。根據(jù)設(shè)備的行程選擇傳感器的長(zhǎng)度，光柵傳感器的有效長(zhǎng)度應(yīng)大于設(shè)備行程。標(biāo)尺光柵固定在機(jī)床的工作臺(tái)上，隨機(jī)床的走刀而動(dòng)，它的有效長(zhǎng)度即為測(cè)量范圍。如長(zhǎng)度超過15m，需在標(biāo)尺中部設(shè)置支撐。讀數(shù)頭固定在機(jī)床上，安裝在標(biāo)尺光柵的下方，與標(biāo)尺光柵之間的間隙控制在115mm以內(nèi)，并盡可能避開切屑和油液的濺落。在機(jī)床導(dǎo)軌上要安裝限位裝置，以防機(jī)床工作時(shí)標(biāo)尺撞到讀數(shù)頭。（二）直線光柵位移傳感器的安裝二、正確使用直線光柵位移傳感器任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）二、正確使用直線光柵位移傳感器任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（二）直線光柵位移傳感器的安裝傳感器應(yīng)盡量安裝在靠近設(shè)備工作臺(tái)的床身基面上。根據(jù)設(shè)備的行程選擇傳感器的長(zhǎng)度，光柵傳感器的有效長(zhǎng)度應(yīng)大于設(shè)備行程。標(biāo)尺光柵固定在機(jī)床的工作臺(tái)上，隨機(jī)床的走刀而動(dòng)，它的有效長(zhǎng)度即為測(cè)量范圍。如長(zhǎng)度超過15m，需在標(biāo)尺中部設(shè)置支撐。讀數(shù)頭固定在機(jī)床上，安裝在標(biāo)尺光柵的下方，與標(biāo)尺光柵之間的間隙控制在115mm以內(nèi)，并盡可能避開切屑和油液的濺落。在機(jī)床導(dǎo)軌上要安裝限位裝置，以防機(jī)床工作時(shí)標(biāo)尺撞到讀數(shù)頭。二、正確使用直線光柵位移傳感器任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（三）光柵位移傳感器的檢查光柵傳感器安裝完畢后，接通數(shù)顯表，移動(dòng)工作臺(tái)，觀察讀數(shù)是否變化。在機(jī)床上任選一點(diǎn)，來回移動(dòng)工作臺(tái)，回到起始點(diǎn)，數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同。使用千分表和數(shù)顯表同時(shí)檢測(cè)工作臺(tái)的移動(dòng)值，比對(duì)后進(jìn)行校正，確保數(shù)顯表測(cè)量正確。二、正確使用直線光柵位移傳感器任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）（四）光柵傳感器使用注意事項(xiàng)在使用環(huán)境有油污、鐵屑等情況時(shí)，建議采用防護(hù)罩，防護(hù)罩應(yīng)將主體全部防護(hù)。應(yīng)關(guān)閉電源后，插拔光柵傳感器的電源插頭。經(jīng)常檢查安裝螺釘是否松動(dòng)。及時(shí)清理濺落在光柵傳感器表面上的切屑和油液，盡可能外加保護(hù)罩，定期清洗光柵表面。應(yīng)避免劇烈震動(dòng)，以防損壞。應(yīng)避免在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中工作。在使用光柵時(shí)要注意運(yùn)動(dòng)速度必須在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)速度過高時(shí)，光電元件來不及相應(yīng)，造成輸出信號(hào)的幅值降低，波形變壞。任務(wù)二 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（光柵傳感器）到企業(yè)或?qū)W校實(shí)訓(xùn)車間，實(shí)地觀察一下用光柵傳感器測(cè)量位移的數(shù)控機(jī)床上的光柵傳感器的安裝、連接等，并了解機(jī)床型號(hào)、技術(shù)指標(biāo)、性能、價(jià)格和使用特點(diǎn)等，寫一篇調(diào)研報(bào)告。訓(xùn)練一下任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）在各種數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)中，特別是大型機(jī)床的數(shù)字檢測(cè)、自動(dòng)化機(jī)床的定位控制等方面大量使用了磁柵式位移傳感器。任務(wù)提出 磁柵傳感器也是一種用于檢測(cè)位移的傳感器。它的價(jià)格低于光柵，具有制作簡(jiǎn)單、易于安裝、調(diào)整方便、測(cè)量范圍（0001十幾米）寬、抗干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量分辨率為15m，系統(tǒng)精度為001mm/m。磁柵可分為長(zhǎng)磁柵和圓磁柵，長(zhǎng)磁柵主要用于直線位移的測(cè)量，圓磁柵主要用于角位移的測(cè)量。相關(guān)知識(shí)任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）磁柵傳感器的外形如圖3-26所示。一、磁柵傳感器的外形任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）磁尺又稱磁柵。按其基體形狀有長(zhǎng)磁柵和圓磁柵兩種。磁柵由磁柵基體和磁性薄膜組成，結(jié)構(gòu)如圖3-27所示，磁柵基體是用非導(dǎo)磁材料做成的，上面鍍一層均勻的磁性薄膜，經(jīng)過錄磁，其磁信號(hào)排列情況如圖327所示，錄磁信號(hào)幅度均勻，幅度變化小于10，節(jié)距均勻。目前長(zhǎng)磁柵的磁信號(hào)節(jié)距一般為005mm、01mm、02mm，圓磁柵的角節(jié)距一般為幾分至幾十分。二、磁尺任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）二、磁尺任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）長(zhǎng)磁柵又分為尺型、同軸型和帶型三種，如圖3-28所示。二、磁尺任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）圓磁柵如圖3-29所示。磁盤圓柱面上的磁信號(hào)由磁頭讀取，安裝時(shí)在磁頭與磁盤之間應(yīng)有微小的間隙以免磨損。二、磁尺任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）三、磁頭的結(jié)構(gòu)和原理任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）1.動(dòng)態(tài)磁頭 動(dòng)態(tài)磁頭只有一組繞組繞在磁頭鐵芯上，當(dāng)磁頭磁柵有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁力線，就有信號(hào)輸出，故不適用于速度不均勻、時(shí)走時(shí)停的設(shè)備。錄音機(jī)信號(hào)屬于此類。當(dāng)磁頭沿著磁柵表面作相對(duì)位移時(shí)，在N相重疊處繞組輸出電壓為正最大，而在S相重疊處繞組輸出電壓為負(fù)最大，如圖3-30所示。這樣，輸出電壓波形為周期性的正弦信號(hào)，再經(jīng)過放大整形，由計(jì)數(shù)器記錄脈沖數(shù)，則位移量：（為節(jié)距）。三、磁頭的結(jié)構(gòu)和原理任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）1.動(dòng)態(tài)磁頭三、磁頭的結(jié)構(gòu)和原理任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）2.靜態(tài)磁頭 靜態(tài)磁頭與動(dòng)態(tài)磁頭的不同之處在于磁頭與磁柵之間在沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，也有信號(hào)輸出。它有兩個(gè)繞組，一個(gè)為勵(lì)磁繞組，另一個(gè)為輸出繞組。靜態(tài)磁頭的工作原理如圖3-31所示。三、磁頭的結(jié)構(gòu)和原理任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）2.靜態(tài)磁頭四、磁柵傳感器的組成和測(cè)量原理任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）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。任務(wù)實(shí)施任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）數(shù)控機(jī)床的線位移檢測(cè)，根據(jù)磁柵傳感器的相關(guān)知識(shí)，可選用靜態(tài)磁頭長(zhǎng)磁柵位移傳感器。一、合理選擇磁柵傳感器任務(wù)實(shí)施任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）如圖3-32所示為磁柵數(shù)顯表檢測(cè)機(jī)床進(jìn)給軸坐標(biāo)的示意圖。它用磁柵來檢測(cè)位移，并用數(shù)顯表顯示，代替了傳統(tǒng)的標(biāo)尺刻度讀數(shù)，提高了加工精度和加工效率。圖中以y軸運(yùn)動(dòng)為例，磁尺固定在立柱上，磁頭固定在主軸箱上，當(dāng)主軸箱沿著機(jī)床立柱上下移動(dòng)時(shí)，數(shù)顯表顯示出位移量。二、正確使用磁柵位移傳感器任務(wù)實(shí)施任務(wù)三 數(shù)控機(jī)床的位移檢測(cè)（磁柵傳感器）二、正確使用磁柵位移傳感器任務(wù)提出任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè) 在裝配軸承滾柱時(shí)，為保證軸承的質(zhì)量，一般要先對(duì)滾柱的直徑進(jìn)行分選，各滾柱直徑的誤差在幾個(gè)微米，因此要進(jìn)行微位移檢測(cè)，可選用電感測(cè)微儀（圖3-33）。相關(guān)知識(shí)任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè) 電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成線圈電感（或互感系數(shù)）的變化的一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。電感式傳感器有自感式（電感式）、互感式（差動(dòng)變壓器式）兩種類型。它具有的特點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、測(cè)量精度高、零點(diǎn)穩(wěn)定、輸出功率較大。缺點(diǎn)：靈敏度、線性度和測(cè)量范圍互相制約；頻率響應(yīng)較低，不適用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量；對(duì)電源頻率和穩(wěn)定度要求較高。相關(guān)知識(shí)任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)各種電感式測(cè)微傳感器的外形如圖3-34所示。一、電感式測(cè)微傳感器的外形與結(jié)構(gòu)二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)1.變間隙式電感傳感器變間隙式電感傳感器如圖3-35所示。（一）自感式電感傳感器的工作原理二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（1）組成變間隙式電感傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵等組成。（2）工作原理框圖變間隙式電感傳感器的工作原理框圖如圖3-36所示。（一）自感式電感傳感器的工作原理二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（3）工作原理（一）自感式電感傳感器的工作原理二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)2.變面積式電感傳感器（一）自感式電感傳感器的工作原理二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)3.螺管插鐵式電感傳感器（一）自感式電感傳感器的工作原理 螺管插鐵式電感傳感器如圖3-37所示，它的銜鐵隨被測(cè)對(duì)象移動(dòng)，線圈磁力線路徑上的磁阻發(fā)生變化，線圈電感量也因此而變化，線圈電感量的大小與銜鐵位置有關(guān)。二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)4.差動(dòng)電感傳感器（一）自感式電感傳感器的工作原理 實(shí)際使用中，常采用兩個(gè)相同的傳感器線圈共用一個(gè)銜鐵，構(gòu)成差動(dòng)式電感傳感器，如圖3-38所示為各種差動(dòng)電感傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。采用差動(dòng)式可以提高傳感器的靈敏度，減小測(cè)量誤差。二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（一）自感式電感傳感器的工作原理二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)1.電阻平衡臂電橋（二）自感式電感傳感器的測(cè)量電路電阻平衡臂電橋如圖3-39所示。二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)2.變壓器式電橋（二）自感式電感傳感器的測(cè)量電路變壓器式電橋如圖3-40a所示。二、自感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)3.帶相敏整流的交流電橋（二）自感式電感傳感器的測(cè)量電路如圖3-41a所示為帶相敏整流的交流電橋。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（一）差動(dòng)變壓器的組成及工作原理1.差動(dòng)變壓器的組成如圖3-43所示，差動(dòng)變壓器由銜鐵、一次繞組和二次繞組等組成。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（一）差動(dòng)變壓器的組成及工作原理2.差動(dòng)變壓器的工作原理 差動(dòng)變壓器的等效電路如圖3-44所示。初級(jí)次級(jí)繞組間的耦合能隨銜鐵的移動(dòng)而變化，即繞組間互感隨被測(cè)位移改變而變化。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè) 如圖3-45所示為差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線。圖中E21、E22分別為兩個(gè)次級(jí)繞組的輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，U2為次級(jí)差動(dòng)輸出電壓，x為銜鐵偏離中心位置的距離。圖中虛線為實(shí)際輸出特性，E0就是零點(diǎn)殘余電壓。零點(diǎn)殘余電壓的存在會(huì)造成零位誤差，使得傳感器在零點(diǎn)附近的輸出特性不靈敏，給測(cè)量帶來了誤差。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)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：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。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。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。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)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：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。采用良好的導(dǎo)磁材料制作殼體，進(jìn)行屏蔽抗干擾。將傳感器工作區(qū)域設(shè)置在磁化曲線的線性區(qū)內(nèi)。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)。進(jìn)行外電路補(bǔ)償。主要有如圖3-46所示的幾類補(bǔ)償電路，圖中電阻是用康銅絲繞制的，串聯(lián)電阻值為055，并聯(lián)電阻值為數(shù)十至數(shù)百千歐，并聯(lián)電容為100500pF之間，實(shí)際參數(shù)要通過實(shí)驗(yàn)確定。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)2.零點(diǎn)殘余電壓的消除三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（三）差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路 差動(dòng)變壓器的輸出電壓是交流電壓，若用交流電壓表測(cè)量，只能反映銜鐵位移的大小，不能反映銜鐵移動(dòng)的方向。為了辨別銜鐵的移動(dòng)方向，并消除零點(diǎn)殘余電壓，在實(shí)際測(cè)量中常采用差動(dòng)相敏檢波電路和差動(dòng)整流電路。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（三）差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路 1.差動(dòng)相敏檢波電路 如圖3-47所示為差動(dòng)相敏全波檢波和半波檢波電路。相敏檢波電路要求參考電壓與差動(dòng)變壓器次級(jí)輸出電壓頻率相同，相位相同或相反，因此常接入移相電路。為了提高檢波效率，參考電壓的幅值取信號(hào)電壓的35倍。圖中RW是調(diào)零電位器。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（三）差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（三）差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路2.差動(dòng)全波整流電路 差動(dòng)全波整流電路如圖3-48所示。對(duì)兩個(gè)次級(jí)線圈的輸出電壓分別整流后輸出，圖中可調(diào)電阻用來調(diào)整零點(diǎn)輸出電壓。這種電路不需要參考電壓，不需要考慮相位調(diào)整和零位電壓的影響，對(duì)感應(yīng)和分布電容影響不敏感，經(jīng)差動(dòng)整流后變成直流輸出，便于遠(yuǎn)距離輸送，因此應(yīng)用廣泛。三、互感式電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（三）差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路任務(wù)實(shí)施任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)一、合理選擇電感傳感器 根據(jù)測(cè)微儀的檢測(cè)范圍及靈敏度要求，結(jié)合電感式傳感器相關(guān)知識(shí)，選用差動(dòng)螺管插鐵型電感傳感器作為測(cè)微儀的檢測(cè)頭。二、正確使用電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（一）電感測(cè)微儀及其測(cè)量電路 電感測(cè)微儀的軸向式測(cè)頭及其系統(tǒng)原理框圖如圖3-49所示。測(cè)量時(shí)，被測(cè)軸承直徑的微小變化帶動(dòng)測(cè)量桿和銜鐵一起在差動(dòng)線圈中移動(dòng)，從而使兩線圈的電感產(chǎn)生差動(dòng)變化，接入交流電橋，經(jīng)過放大、相敏檢波就得到了反映位移量大小和方向的直流輸出信號(hào)。這種測(cè)微儀的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍可達(dá)1mm，分辨率可達(dá)1m，精度可達(dá)3。二、正確使用電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（一）電感測(cè)微儀及其測(cè)量電路二、正確使用電感傳感器任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（二）使用注意事項(xiàng)傳感器探頭和測(cè)桿不能有任何變形和彎曲。探頭與被測(cè)鋼柱要垂直接觸。系統(tǒng)接線應(yīng)牢固，接觸良好。安裝測(cè)微頭時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)夾住位置，使位移變化不超出測(cè)量范圍。其他案例任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（一）力和壓力測(cè)量 如圖3-50所示為差動(dòng)變壓器式力和壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖，主要由模盒、隨模盒的膨脹和收縮而移動(dòng)的銜鐵、差動(dòng)變壓器等組成。變壓器的初次繞組與振蕩線圈相連，產(chǎn)生交流激勵(lì)電壓，并在線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，在兩個(gè)次級(jí)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。其他案例任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（一）力和壓力測(cè)量其他案例任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（二）振動(dòng)和加速度測(cè)量 如圖3-51所示，為差動(dòng)變壓器式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖，由懸臂彈簧和差動(dòng)變壓器等組成。測(cè)量時(shí)，將銜鐵的一端與被測(cè)體相連，當(dāng)被測(cè)體振動(dòng)時(shí)，銜鐵同時(shí)振動(dòng)，差動(dòng)變壓器的輸出也按相同規(guī)律變化。通過測(cè)量輸出電壓的大小變化間接反映被測(cè)體的振動(dòng)和加速度的變化。其他案例任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（二）振動(dòng)和加速度測(cè)量其他案例任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（三）液位測(cè)量 如圖3-52所示為差動(dòng)變壓器沉筒式液位計(jì)的原理示意圖。當(dāng)液位變化時(shí)，沉筒所受浮力變化，帶動(dòng)銜鐵產(chǎn)生位移，從而改變差動(dòng)變壓器的輸出電壓，輸出電壓值就反映了液位的變化值。訓(xùn)練一下任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè) 到企業(yè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)地觀察一下用測(cè)微儀進(jìn)行微位移測(cè)量，了解測(cè)微儀型號(hào)、技術(shù)指標(biāo)、性能、價(jià)格和使用特點(diǎn)等，寫一篇調(diào)研報(bào)告。結(jié)合下面實(shí)驗(yàn)，用差動(dòng)變壓器進(jìn)行位移檢測(cè)。其他案例任務(wù)四 軸承滾柱的直徑檢測(cè)（三）液位測(cè)量 如圖3-52所示為差動(dòng)變壓器沉筒式液位計(jì)的原理示意圖。當(dāng)液位變化時(shí)，沉筒所受浮力變化，帶動(dòng)銜鐵產(chǎn)生位移，從而改變差動(dòng)變壓器的輸出電壓，輸出電壓值就反映了液位的變化值。