位移检测装置.ppt

文档介绍：位移检测装置
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一、旋转变压器（角位移检测元件）
旋转变压器是一种角度测量元件，它是一种小型交流电机。在结构上与两相绕组式异步电动机相似，由定子和转子组成，定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变位移检测装置
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一、旋转变压器（角位移检测元件）
旋转变压器是一种角度测量元件，它是一种小型交流电机。在结构上与两相绕组式异步电动机相似，由定子和转子组成，定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。激磁电压接到定子绕组上，激磁频率通常为400H、500H、1000H、3000H、5000H，其结构简单、动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。
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工作原理：
定子绕组
输入电压
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设加到定子绕组的励磁电压为U1=Umsint，通过电磁耦合，将在转子绕组中产生的感应电压为
U2 = K U1sin = K Um sint sin
式中 K—变压比（K=N1/N2为定子、转子绕组的匝数）
Um—励磁最大电压
—励磁电压角频率
—转子与定子相对角位移，当转子磁轴与定子磁轴垂直时，=0；当转子磁轴与定子磁轴平行时，=90。
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二、感应同步器
工作原理：
利用电磁耦合原理，将位移或转角变成电信号（极为普遍）。即使滑尺与定尺相互平行，并保持一定的间距。向滑尺通以交流激磁电压，则在滑尺中产生激磁电流，绕组周围产生按正弦规律变化的磁场，由电磁感应，在定尺上感出感应电压，当滑尺与定尺间产生相对位移时，由于电磁耦合的变化，使定尺上感应电压随位移的变化而变化（相同频率）。
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定尺绕组产生感应电动势原理图
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三、脉冲编码器（角位移检测元件）
1、增量式脉冲编码器
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2、绝对式脉冲编码器
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四、光栅
组成：
标尺光栅：安装在机床的移动部件上
指示光栅：安装在机床的固定部件上
。
相互平行
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分类：
透射光栅
反射光栅
透射光栅：采用经磨制的光学玻璃或在玻璃表面感光
材料的涂层上刻成光栅线纹。特 点：光源可以采用垂直入射光，光电元件直接
接受光照。因此信号幅值比较大，信噪比
好。光电转换器结构简单， 如 线性密度
200线/mm。
缺 点：玻璃易破裂，热胀系数与金属部件不一
致，影响测量精度。
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反射光栅：
光栅和机床金属部件的线膨胀系数一致，
接长方便。也可用钢带做成长达数米的长光栅。
缺 点：为了使反射后的莫尔系数反差较
大，每毫米内线纹不宜多，常用
4、10、25、40、50线/mm。
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工作原理：
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若标尺光栅和指示光栅的栅距相等，指示光栅在其自身平面内相对于标尺光栅倾斜一个很小的角度，两块光栅的刻线就会相交。当灯光通过聚光镜呈平行光线垂直照射在标尺光栅上，在两块光栅线相交的钝角平分线上，出现明暗交替、间隔相等的粗短条纹，称之为横向莫尔条纹。
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莫尔条纹的形成
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特点： ● 由于光栅的刻线可以制作十分精确，同时莫尔条纹对刻线局部误差有均化作用，因此，栅距误差对测量精度影响较小。也可采用信号。 ● 在检测过程中，标尺光栅与指示光栅不直接接触，没有磨损，因而精度可以长期保持。 ● 光线刻线要求很精确，两光栅之间的间隙及倾斜角都要求保持不变，制造调试比较困难。光学系统易受外界的影响产生误差，同时又有灰尘、油、冷却液等污物的侵入，易使光学系统变质。
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五、磁栅
磁栅又称磁尺，是一种采用电磁方法记录磁波数目的位置检测装置。
组成：
磁性标尺、磁头和检测电路
利用录磁的原理将一定周期变化的方法，正弦波或脉冲电信号，用录磁磁头记录在磁性标尺的磁膜上，作为测量的基准。检测时，用拾磁磁头将磁性标尺上的磁信号