《位移傳感器》PPT課件

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1、第 六 章 位 移 傳 感 器 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 主 要 內(nèi) 容 ：幾 種 典 型 機(jī) 械 位 移 傳 感 器 的 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 原 理 和 電 路形 式測(cè) 量 物 體 運(yùn) 動(dòng) 速 度 所 用 幾 種 典 型 傳 感 器 的 工 作 原理 和 使 用 方 法 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 機(jī) 械 位 移 傳 感 器機(jī)械位移傳感器 模擬式 數(shù)字式 電 位 器 式電 阻 應(yīng) 變 式電 容 式螺 線 管 電 感 式差 動(dòng) 變 壓 器 式渦 流 式光 電 式霍 爾 器 件 式光 柵 式磁 柵 式 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 一 、

2、電 位 器 式 位 移 傳 感 器工 作 原 理 AlR 基 于 均 勻 截 面 導(dǎo) 體 電 阻計(jì) 算 公 式 ： 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 結(jié) 構(gòu) 由 電 阻 體 、 電 刷 、 滑 動(dòng) 臂 及 焊 片 等 組 成 。圖 示 360度 圓 盤 形 電 位 器中 間 焊 片 為 滑 動(dòng) 片 ， 右焊 片 接 地 ， 左 焊 片 接 電源 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 換 電 路 對(duì) 直 線 式 0BC xU Ul 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 輸 出 特 性 x xR Rl輸

3、出 電 壓 1(1 )x LU Ul R xx R l 為 消 除 非 線 性 誤 差 ， 在實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 應(yīng) 使 RL20R。 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 主 要 技 術(shù) 參 數(shù)1） 、 最 大 阻 值 和 最 小 阻 值 電 位 器 最 大 阻 值 是 指 電 位 器 標(biāo) 稱 阻 值 ； 最 小 阻 值 又 稱 為 零 阻 值 。2） 、 阻 值 變 化 規(guī) 律 為 適 應(yīng) 不 同 的 用 途 ， 電 位 器 阻 值 變 化 規(guī) 律 也做 不 同 形 式 ， 常 用 阻 值 變 化 規(guī) 律 為 直 線 式 、 指 數(shù)式 、 對(duì) 數(shù) 式 。 山 東 交 通 職

4、業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 3） 、 滑 動(dòng) 噪 聲 ： 由 于 電 位 器 電 阻 體 電 阻 分 配 不 當(dāng) ，轉(zhuǎn) 動(dòng) 系 統(tǒng) 配 合 不 好 及 存 在 接 觸 電 阻 等 原 因 ， 會(huì) 使 電位 器 的 接 觸 電 阻 在 移 動(dòng) 時(shí) ， 輸 出 端 除 有 用 的 傳 感 信號(hào) 外 ， 還 伴 有 隨 傳 感 信 號(hào) 起 伏 不 定 的 噪 聲 電 壓 ， 這就 是 滑 動(dòng) 噪 聲 。 滑 動(dòng) 噪 聲 會(huì) 直 接 對(duì) 測(cè) 試 結(jié) 果 帶 來 影響 。 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 電 位 器 優(yōu) 點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 尺 寸 小 、 重 量 輕 、 輸 出 特

5、性 精 度 高 ， 且 穩(wěn) 定 性好 ， 可 以 實(shí) 現(xiàn) 線 性 及 任 意 函 數(shù) 特 性 ， 受 環(huán) 境 因 素 (溫 度 、 濕度 、 電 磁 干 涉 、 放 射 性 )影 響 較 小 ， 輸 出 信 號(hào) 較 大 ， 一 般 不需 放 大 。 因 此 ， 是 最 早 獲 得 工 業(yè) 應(yīng) 用 的 傳 感 器 之 一 。 存 在 摩 擦 和 磨 損 ， 由 于 有 摩 擦 ， 因 而 要 求 敏 感 元 件 有 較大 的 輸 出 功 率 ， 否 則 會(huì) 降 低 傳 感 器 的 精 度 ， 又 由 于 有 滑 動(dòng) 觸點(diǎn) 及 磨 損 ， 則 使 電 位 器 的 可 靠 性 和 壽 命 受 到 影

6、 響 ； 另 外 線 繞 電 位 器 分 辨 力 較 低 也 是 一 個(gè) 主 要 缺 點(diǎn) 。 電 位 器 缺 點(diǎn) 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 二 、 螺 線 管 式 電 感 傳 感 器2 2 21 124 ( 1) mNL lr lrl 線 圈 電 感 量 L與 銜 鐵 進(jìn) 入 長(zhǎng)度 l1關(guān) 系 可 表 示 如 下 ：其 中 ： L-線 圈 電 感 量 ； -銜 鐵 進(jìn) 入 線 圈的 長(zhǎng) 度 ； r1-銜 鐵 半 徑 ； um-鐵 芯 有 效 磁導(dǎo) 率 ； l-線 圈 長(zhǎng) 度 ； r-線 圈 平 均 半 徑 ；N-線 圈 匝 數(shù) 。 1l 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī)

7、 電 工 程 若 對(duì) 銜 鐵 輸 入 位 移 x則 螺 線 管 電 感 變化 量 ： 21( 1)( ) ( )x m r xL L L L r l 21( 1)( ) ( )L m rL LK x r l 電 感 靈 敏 度 為 ： 其 中 ： 2 2 24 r NL l 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 三 、 差 動(dòng) 變 壓 器 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 性 能 指 標(biāo)1、 靈 敏 度 差 動(dòng) 變 壓 器 的 靈 敏 度 用 單 位 位 移 輸 出 的 電 壓或 電 流 來 表 示 。 影 響 靈 敏 度 因 素 ： 1） 、 激 勵(lì) 源 電 壓 和

8、頻 率 ；2） 、 差 動(dòng) 變 壓 器 一 、 二 次 線 圈 的 匝 數(shù) 比 ； 3） 、銜 鐵 的 直 徑 與 長(zhǎng) 度 ， 材 料 質(zhì) 量 ； 4） 、 環(huán) 境 溫 度 、負(fù) 載 電 阻 等 。 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 2、 線 性 范 圍 理 想 的 差 動(dòng) 變 壓 器 輸 出 電 壓 應(yīng) 與 銜 鐵 位 移 成線 性 關(guān) 系 。 實(shí) 際 上 由 于 銜 鐵 的 直 徑 、 長(zhǎng) 度 、 材 質(zhì) 和 線 圈骨 架 形 狀 、 大 小 的 不 同 等 均 對(duì) 線 性 有 直 接 影 響 。 差 動(dòng) 變 壓 器 一 般 線 性 范 圍 約 為 線 圈 骨 架 長(zhǎng) 度的

9、1/10左 右 。 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 測(cè) 量 電 路1、 相 敏 整 流 電 路 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 2、 差 動(dòng) 整 流 電 路 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程光 柵 位 移 傳 感 器 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程光 柵 物 理 光 柵計(jì) 量 光 柵 基 于 光 的 衍 射 現(xiàn) 象基 于 光 的 透 射 和 反 射 現(xiàn) 象透 射 式 光 柵反 射 式 光 柵長(zhǎng) 光 柵圓 光 柵 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 什 么 是 光 柵 ？ 由 大 量 等 寬 等 間 距 的 平 行 狹 縫

10、 組 成 的 光 學(xué) 器 件a bW光 柵 柵 距或光 柵 常 數(shù) 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程W 條紋間距工 作 原 理 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程W 條紋間距光 電 元 件 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 莫 爾 現(xiàn) 象 演 示 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程條紋位置方向不同條紋運(yùn)動(dòng)方向不同 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 莫 爾 條 紋 特 性1.莫 爾 條 紋 是 由 光 柵 的 大 量 刻 線 共 同 形 成 ， 對(duì) 光 柵的 刻 劃 誤 差 有 平

11、均 作 用 ， 從 而 能 在 很 大 程 度 上 消除 光 柵 刻 線 不 均 勻 引 起 的 誤 差 。2.當(dāng) 兩 光 柵 沿 與 柵 線 垂 直 方 向 作 相 對(duì) 移 動(dòng) 時(shí) ， 莫 爾條 紋 則 沿 光 柵 刻 線 方 向 移 動(dòng) （ 兩 者 的 運(yùn) 動(dòng) 方 向 相互 垂 直 ） ； 光 柵 反 向 移 動(dòng) ， 莫 爾 條 紋 亦 反 向 移 動(dòng) 。 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 3、 莫 爾 條 紋 間 距 是 放 大 了 的 光 柵 柵 距 ， 它 隨 著 光 柵刻 線 夾 角 而 改 變 。4、 莫 爾 條 紋 移 過 的 條 紋 數(shù) 與 光 柵 移 過 的

12、刻 線 數(shù) 相 等 。/sin /L W W / 1/K L W 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 L WL條紋間距大大增加L=W/sin 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程透 鏡 光 柵 副 光 電 元 件光 源 結(jié) 構(gòu) 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 掃 描 頭 （ 與 移 動(dòng) 部 件 固 定 ） 光 柵 尺可 移 動(dòng) 電 纜 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 光 柵 在 機(jī) 床 上 的 安 裝 位 置 （ 2個(gè) 自 由 度 ） 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 光 柵 在 機(jī) 床 上 的 安 裝 位 置 （ 3個(gè) 自

13、由 度 ）數(shù) 顯 表 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 比 較電 路Pc位 置 指 令 驅(qū) 動(dòng)裝 置Pe位 置 偏 差 伺 服電 動(dòng) 機(jī)工 作 臺(tái) 光 柵傳 感 器信 號(hào) 處 理 電 路Pf位 置 反 饋數(shù)控機(jī)床的位置控制系統(tǒng) 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 2自 由 度 光 柵 數(shù) 顯 表X位 移 顯 示Y位 移 顯 示 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 3自 由 度 光 柵 數(shù) 顯 表 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程三 座 標(biāo) 數(shù) 顯 表 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工

14、程 SDS8-3E 光 柵 數(shù) 顯 箱 功 能 : 公 制 /英 制 轉(zhuǎn) 換絕 對(duì) /相 對(duì) 轉(zhuǎn) 換線 性 誤 差 補(bǔ) 償正 反 方 向 計(jì) 算歸 零插 值 補(bǔ) 償?shù)?達(dá) 目 標(biāo) 值 停 機(jī)PCD圓 周 分 孔200組 零 位 記 憶電 蝕 深 度 目 標(biāo) 值 顯 示實(shí) 時(shí) 工 作 位 置 顯 示掉 電 記 憶 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 設(shè) 定 按 鍵 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程磁 柵 傳 感 器 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 特 點(diǎn) 制 作 簡(jiǎn) 單 ， 錄 磁 方 便 ， 易 于 安 裝 及 調(diào) 試 ， 測(cè)量 范 圍 寬 可 達(dá) 幾

15、 十 米 ， 抗 干 擾 力 強(qiáng) 等 一 系 列 優(yōu) 點(diǎn) 。分 類 長(zhǎng) 磁 柵圓 磁 柵 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 結(jié) 構(gòu) 及 工 作 原 理 磁 柵 傳 感 器 主 要 由 磁 尺 、 磁 頭 和 信 號(hào) 處 理 電路 組 成 。1、 磁 尺 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 2、 磁 頭動(dòng) 態(tài) 磁 頭 ： 只 在 磁 頭 與 磁 尺 間 有 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 才有 信 號(hào) 輸 出 。靜 態(tài) 磁 頭 ： 在 磁 頭 與 磁 柵 間 沒 有 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 也 有信 號(hào) 輸 出 。 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 3、 檢 測(cè) 電 路 用 來 供 給 磁 頭 激 勵(lì) 電 壓 和 將 磁 頭 檢 測(cè) 到 信 號(hào)轉(zhuǎn) 換 為 脈 沖 信 號(hào) 輸 出 。 信 號(hào) 處 理 方 式 主 要 有 ： 鑒 相 式 和 鑒 幅 式 。 山 東 交 通 職 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 電 工 程 鑒 相 型 磁 柵 數(shù) 顯 表 的 原 理 框 圖 磁 尺 與 磁 頭 接 觸 ， 使 用 壽 命不 如 光 柵 ， 數(shù) 年 后 易 退 磁 。設(shè) 置 兩 個(gè) 磁 頭 的意 義 何 在 ？