第3章 伺服系统常用传感器及检测装置幻灯片.ppt

3.6 磁 栅 (2)磁头 磁头是一种磁一电转换器，它把反映空间位置变化的磁化信号检测出来，转换成电信号，输送给检测电路。 下一页 上一页 返回 3.6 磁 栅 ①磁通响应型磁头 如图3-14所示为单磁头的磁通响应型磁头，它是一个带有可饱和铁芯的二次谐波磁性调制器，用软磁性材料(坡莫合金)制成，上面绕有两组串联的激磁绕组(绕在横臂上)和两组串联的拾磁绕组(绕在竖杆上)。当激磁绕组通以I=I0sin(ω0t／2)的高频激磁电流时，激磁电流在一个周期内两次过零、两次出现峰值。相应的，磁开关通断各两次。磁路由通到断的时间内，输出线圈中交链磁通量由Φ0变化到0；磁路由断到通的时间内，输出线圈中交链磁通量由O变化到Φ0。Φ0是由磁性标尺中磁信号决定。 下一页 上一页 返回 3.6 磁 栅 ②多间隙磁通响应型磁头 使用单个磁头读取磁化信号时，由于输出信号电压很小(几毫伏到几十毫伏)，抗干扰能力低，所以，实际使用时将几个甚至几十个磁头以一定方式联接起来，组成多间隙磁头(图3-15)使用。它具有高精度、高分辨率和大的输出电压等特点。 多间隙磁头中的每一个磁头都以相同的间距h／2配置，相邻两磁头的输出绕组反相串接，这时得到的总输出电压为每个磁头输出电压的叠加。 下一页 上一页 返回 3.6 磁 栅 为了辨别磁头与磁尺相对移动的方向，通常采用磁头彼此相距(m±1/4)λ(m为正整数)的配置。以双磁头为例，如图3-16所示，给两磁头通以频率相同、相位差90°的激磁电流，则两个磁头的激磁绕组的输出电压分别为 (3—15) (3—16) 由式(3-15)、式(3-16)可见，磁尺的辨向原理与光栅、感应同步器的是一致的。 下一页 上一页 返回 3.6 磁 栅 (3)磁栅的检测电路 磁栅检测电路包括：磁头激磁电路，读取信号的放大、滤波及辨向电路，细分内插电路，显示及控制电路等部分。 下一页 上一页 返回 3.6 磁 栅 3.6.2磁栅位置检测装置的结构类型 磁栅按磁性标尺的基体形状的不同可以分为测量直线位移用的实体型磁栅、带状磁栅和线状磁栅及用于测量角位移的回转型磁栅等，见图3-17。实体型磁栅主要用于精度要求较高的场合，由于其制造长度有限，因此目前应用较少。带状磁尺可以做得较长，一般是1m以上，主要应用量程较大、安装面不易安排的场合。 线状磁栅抗干扰能力强、输出信号大、精度高等特点，但不易做得很长，主要用于小型精密机床或结构紧凑的测量机中。回转型磁栅是一种盘形或鼓形磁栅，磁头和带状磁尺的磁头相同，主要用于角位移的测量。 上一页 返回 3.7 测速发电机 见教材P54 上一页 返回 表3-1 位置检测装置分类 返回 数字式 模拟式 增量式 绝对式 增量式 绝对式 回 转 型 增量式脉冲编 码器圆光栅 绝对式脉冲 编码器 旋转变压器 圆感应同步 器圆磁尺 多极旋转变压器 三速圆感应同步器 直 线 型 计量光栅 激光干涉仪 多通道透射 光栅 直线感应同 步器磁尺 三速直线感应 同步器绝对值 式磁尺 图3-l 旋转变压器结构示意图 1.转子轴 2．壳体 3．分解器定子 4．变压器定子5．变压器一次线圈；6．变压器转子线轴；7．变压器二次线圈；8．分解器转子 返回 图3-2旋转变压器工作原理 返回 图3-3 正、余弦旋转变压器工作原理 返回 图3-4所示为感应同步器外形图 1-机床不动部件 2-定尺 3-定尺座 4-防护罩 5-滑尺 6-滑尺座 7-机床可动部件 返回 图3-5 直线感应同步器定尺与滑尺绕组 返回 图3-6 圆感应同步器绕组 (a)定子绕组(分段式) (b)转子绕组(连续式) 返回 图3-7　感应同步器的工作原理图 返回 图3-8 定尺绕组产生感应电动势原理图 返回 表3-2 各种光栅的精度 返回 计量光栅 光栅长度 (直径)/mm 线纹数 精度 长光栅 玻璃透射光栅 500 100/mm 5μm 1000 lOμm 1100 lOμm 1100 3～5μm 5OO 2～3μm 金属反射光栅 1220 40/mm 13μm 500 25/mm 7μm 高精度金属 反射光棚 1000 50/mm 7μm