數字式位移傳感器

作者：佚名文章來源：本站原創點擊數：更新時間：2019-01-23

光柵由標尺光柵和指示光柵組成,兩者的光刻密度相同,但體長相差很多,其結構如圖1所示。

圖1 光柵測量原理

指示光柵上出現莫爾條紋，它們是沿著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列的,如圖2所示。

圖2 莫爾條紋示意

光柵莫爾條紋的特點是起放大作用,用W表示條紋寬度,P表示柵距,θ表示光柵條紋間的夾角,則有

光柵測量係統的基本構成如圖3所示。

圖3 光柵測量係統

1.感應同步器

（1）直線感應同步器

由定尺和滑尺兩部分組成。

滑尺表麵刻有兩個繞組,即正弦繞組和餘弦繞組,見圖4。

圖4 感應同步器原理圖

（2）圓盤式感應同步器

如圖5所示,其轉子相當於直線感應同步器的滑尺,定子相當於定尺,而且定子繞組中的兩個繞組也錯開1/4節距。

圖5 圓盤式感應同步器

（a）定子；（b）轉子

感應同步器根據其激磁繞組供電電壓形式不同，分為鑒相測量方式和鑒幅測量方式。

（1） 鑒相式

根據感應電勢的相位來鑒別位移量。

圖6說明了感應電勢幅值與定尺和滑尺相對位置的關係。

圖6 滑尺繞組位置與定尺感應電勢幅值的變化關係

滑尺在定尺上每滑動一個節距,定尺繞組感應電勢就變化了一個周期,即

eA=Ku–Acosθ（4-11）

式中: ;

K——滑尺和定尺的電磁耦合係數；

θ——滑尺和定尺相對位移的折算角。

若繞組的節距為W,相對位移為l,則

同樣,當僅對正弦繞組B施加交流激磁電壓UB時,定尺繞組感應電勢為

e B=-Ku B sinθ （4-13）

對滑尺上兩個繞組同時加激磁電壓,則定尺繞組上所感應的總電勢為

e =e A+eB=Ku Acosθ-KuBsinθ

=KUmsinωt cosω-KU mcosωtsinω

=KUmsin (ωt-θ) （4-14）

從上式可以看出,感應同步器把滑尺相對定尺的位移l的變化轉成感應電勢相角θ的變化。因此,隻要測得相角θ,就可以知道滑尺的相對位移l：

（2）鑒幅式

在滑尺的兩個繞組上施加頻率和相位均相同,但幅值不同的交流激磁電壓uA和uB。

uA=Umsinθ-1sinωt （4-16）

uB=Umcosθ -1 sinωt （4-17）

式中: θ1——指令位移角。

設此時滑尺繞組與定尺繞組的相對位移角為θ,則定尺繞組上的感應電勢為

e =KuA cosθ-KuBsinθ=KUm(sinθ -1 cosθ-cosθ-1sinθ)sinωt=KUmsin (θ1-θ) sinωt （4-18）

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