传感器与检测技术课件第二章3磁栅.ppt
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- 传感器 检测 技术 课件 第二 磁栅
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1、第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 磁栅的外形及结构图磁栅的外形及结构图磁尺磁尺静态磁头静态磁头去信号处理电去信号处理电路路固定孔固定孔第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 磁尺磁尺磁栅外观图磁栅外观图磁头磁头第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 磁栅上录有等间距的磁信号,它是利用磁带录磁栅上录有等间距的磁信号,它是利用磁带录音的原理将一定波长的电信号音的原理将一定波长的电信号( (正弦波或矩形波正弦波或矩形波) )用用录磁录磁(即用录音磁头沿长度方向按一定波长记录一周期性信号,以剩磁的形(即用录音磁头沿长度方向按一定波
2、长记录一周期性信号,以剩磁的形式保留在磁尺上,这样磁尺上录上一定波长的磁信号)式保留在磁尺上,这样磁尺上录上一定波长的磁信号)的方法记录在的方法记录在磁性尺子或圆盘上而制成的。磁性尺子或圆盘上而制成的。 装有磁栅传感器的仪器或装置工作时,磁头相对装有磁栅传感器的仪器或装置工作时,磁头相对于磁栅有一定的相对位置,在这个过程中,磁头把于磁栅有一定的相对位置,在这个过程中,磁头把磁栅上的磁信号读出来,这样就把被测位置或位移磁栅上的磁信号读出来,这样就把被测位置或位移转换成电信号。转换成电信号。 磁栅式传感器的测试原理磁栅式传感器的测试原理第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器
3、1磁头磁头 2磁栅磁栅 3屏蔽罩屏蔽罩 4基座基座 5软垫软垫长磁栅长磁栅圆磁栅圆磁栅(测量直线位移)(测量直线位移)(测量角位移)(测量角位移)尺形尺形带形带形同轴形同轴形磁栅的类型磁栅的类型第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 磁尺是用非导磁性材料做尺基,磁尺是用非导磁性材料做尺基, 在尺基的上面镀一层均在尺基的上面镀一层均匀的磁性薄膜,经过录磁(即用录音磁头沿长度方向按一匀的磁性薄膜,经过录磁(即用录音磁头沿长度方向按一定波长记录一周期性信号,以剩磁的形式保留在磁尺上,定波长记录一周期性信号,以剩磁的形式保留在磁尺上,这样磁尺上录上一定波长的磁信号),磁尺的磁化图
4、形排这样磁尺上录上一定波长的磁信号),磁尺的磁化图形排成成SN、NS状态。状态。磁尺磁尺第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 磁信号的波长(周期)又称节距,磁信号的波长(周期)又称节距, 用用表示。表示。 磁信号的极磁信号的极性是首尾相接,性是首尾相接, 在在N、 N重叠处为正的最强,重叠处为正的最强, 在在S、S重重叠处为负的最强。叠处为负的最强。 磁尺的的断面和磁化图形如下图所示。磁尺的的断面和磁化图形如下图所示。第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 大尺寸磁栅尺外形图大尺寸磁栅尺外形图第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传
5、感器 磁栅上的磁信号先由录磁头录好,再由磁栅上的磁信号先由录磁头录好,再由读取磁头读出,按读取信号方式的不同,磁读取磁头读出,按读取信号方式的不同,磁头可分为头可分为静态磁头静态磁头动态磁头动态磁头第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 动态磁头动态磁头动态磁头为动态磁头为非调制式磁头非调制式磁头,又称速度响应式磁头,只有一,又称速度响应式磁头,只有一个绕组,当磁头沿磁栅作相对运动时才有信号输出。输出个绕组,当磁头沿磁栅作相对运动时才有信号输出。输出为正弦波,在为正弦波,在N N、N N重迭处输出正信号最强,在重迭处输出正信号最强,在S S、S S重迭处重迭处负信号最强。
6、(录音机上的磁头就是速度响应式磁头,只负信号最强。(录音机上的磁头就是速度响应式磁头,只有在磁头和磁带有相对运动时才能检测出磁信号)有在磁头和磁带有相对运动时才能检测出磁信号)1磁头;磁头;2磁栅;磁栅;3输出波形输出波形 动态磁头的工作原理动态磁头的工作原理 静止时就没有信静止时就没有信号输出。因此它只号输出。因此它只能用于动态测量。能用于动态测量。 第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 静态磁头静态磁头静态磁头是静态磁头是调制式磁头调制式磁头,又称,又称磁通响应式磁头磁通响应式磁头。该磁头有两个绕组,一为该磁头有两个绕组,一为励磁绕组励磁绕组,另一为,另一为输出输出
7、绕组。绕组。u励磁绕组励磁绕组绕在磁路截面尺寸较小的横臂上绕在磁路截面尺寸较小的横臂上u输出绕组输出绕组绕在磁路截面尺寸较大的竖杆上绕在磁路截面尺寸较大的竖杆上它与动态磁头的根本不同之处在于,在它与动态磁头的根本不同之处在于,在磁头与磁磁头与磁栅之间没有相对运动的情况下也有信号输出栅之间没有相对运动的情况下也有信号输出。当磁头运动时,幅值随磁尺上的剩磁影响而变当磁头运动时,幅值随磁尺上的剩磁影响而变化,输出感应电动势。化,输出感应电动势。第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 静态磁头的工作原理静态磁头的工作原理 1磁头;磁头;2磁栅;磁栅;3输出波形输出波形N1为励磁绕
8、组,为励磁绕组,N2为感应输出绕组。为感应输出绕组。在励磁绕组中通入在励磁绕组中通入高频的励磁电流,高频的励磁电流,一般频率为一般频率为5kHz或或25kHz, 幅值约为幅值约为200 mA。静态磁头静态磁头第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 励磁绕组起磁路开关作用励磁绕组起磁路开关作用 当励磁绕组当励磁绕组N1N1不通电流时,磁路处于不饱和状态,不通电流时,磁路处于不饱和状态,磁栅上的磁力线通过磁头铁心而闭合。磁栅上的磁力线通过磁头铁心而闭合。 如果在励磁绕组中通入交变电流如果在励磁绕组中通入交变电流i=ii=i0 0sinsint t,当,当交变电流交变电流i i
9、的瞬时值达到某一个幅值时,横杆上的铁的瞬时值达到某一个幅值时,横杆上的铁心材料饱和,这时磁阻很大,而使磁路心材料饱和,这时磁阻很大,而使磁路“断开断开”,磁,磁栅上的磁通就不能在磁头铁心中通过。反之,当交变栅上的磁通就不能在磁头铁心中通过。反之,当交变电流电流i i的瞬时值小于某一数值时,横杆上的铁心材料的瞬时值小于某一数值时,横杆上的铁心材料不饱和,这时磁阻也降低得很小,磁路被不饱和,这时磁阻也降低得很小,磁路被“接通接通”,则磁栅上的剩磁通就可以在磁头铁心中通过。由此可则磁栅上的剩磁通就可以在磁头铁心中通过。由此可见,励磁线圈的作用相当于磁开关。见,励磁线圈的作用相当于磁开关。静态磁头的工
10、作原理静态磁头的工作原理 第二章 位移检测传感器第三节第三节 大位移传感器大位移传感器 磁感应强度决定于磁头与磁栅的相对位置。磁感应强度决定于磁头与磁栅的相对位置。 随着激励交变电流的变化,可饱和铁心这一磁路随着激励交变电流的变化,可饱和铁心这一磁路开关不断地开关不断地“通通”和和“断断”,进入磁头的剩磁通就时有,进入磁头的剩磁通就时有时无。这样,在磁头铁心的绕组时无。这样,在磁头铁心的绕组N2N2中就产生中就产生感应电势感应电势,主要与磁头在磁栅上所处的位置有关,而与磁头和磁栅主要与磁头在磁栅上所处的位置有关,而与磁头和磁栅之间的相对速度关系不大。之间的相对速度关系不大。静态磁头的工作原理静
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