磁尺位置检测装置

来源:本站
导读:目前正在解读《磁尺位置检测装置》的相关信息,《磁尺位置检测装置》是由用户自行发布的知识型内容!下面请观看由(电工学习网 - www.9pbb.com)用户发布《磁尺位置检测装置》的详细说明。
磁尺是一种精度较高的位置检测装置,它由磁性标尺、磁头和检测电路组成,该装置方框图如图4-20所示。利用录磁原理将一定周期变化的方波、正弦波或脉冲电信号,用录磁磁头记录在磁性标尺(或磁盘)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转化为电信号,经过检测电路处理后用以计量磁头相对磁尺之间的位移量。磁尺按其结构可分为直线磁尺和圆型磁尺,分别用于直线位移和角度位移的测量。磁性标尺制作简单、安装调整方便,对使用环境的条件要求较低:如对周围电磁场的抗干扰能力较强,在油污、粉尘较多的场合下使用有较好的稳定性。高精度的磁尺位置检测装置可用于各种测量机、精密机床和数控机床。现将其组成及工作原理分述如下。   
            磁尺位置检测装置 
            图1 磁尺位置检测装置
1.磁尺检测装置的结构
 磁尺位置检测装置 磁性标尺(简称磁尺)是在非导磁材料如铜、不锈钢、玻璃或其他合金材料的基体上,用涂敷、化学沉积或电镀等方法加上一层10~20μm厚的硬磁性材料(如Ni-Co-P或Fe-Co合金),并在它的表面上录制相等节距周期变化的磁信号。磁信号的节距一般为0.05mm,0.1mm,0.2mm,1mm。为了防止磁头对磁性膜的磨损,通常在磁性膜上涂一层厚1~2μm的耐磨塑料保护层。磁尺按其基体形状不同可分为:
  磁尺位置检测装置 平面实体型磁尺,一般长度为600mm,超过此长度时,可用几根对接起来使用。
  磁尺位置检测装置 带状磁尺,磁尺的基体为厚0.2mm,宽70mm的磷青铜带,磁带张紧固定在有屏蔽的壳体内,然后安装在机床上。
  磁尺位置检测装置 线状磁尺,其基体是2mm的青铜丝,线状磁尺套装在磁头内与磁头同轴,因青铜丝的线膨胀系数大,所以长度不宜太长,一般小于1.5m。
  磁尺位置检测装置 圆型磁尺,做成磁盘或磁鼓形状,用于检测角位移。
 磁尺位置检测装置 磁头
            磁尺位置检测装置
             图2 磁头结构示意图
    磁头是进行磁-电转换的变换器,它把反映空间位置的磁信号转换为电信号输送到检测电路中去。普通录音机上的磁头输出电压幅值与磁通变化率成比例,属于速度响应型磁头。根据数控机床的要求,为了在低速运动和静止时也能进行位置检测,必须采用磁通响应型磁头。这种磁头用软磁材料(如铍莫合金)制成二次谐波调制器。其结构如图2所示,它由铁芯、两个产生磁通方向相反的激磁绕组和两个串联的拾磁绕组组成。将高频激磁电流通入激磁绕组时,在磁头上产生磁通Φ,当磁头靠近磁尺时,磁尺上的磁信号产生的磁通进入磁头铁芯,被高频激磁电流产生的磁通Φ1所调制。于是在拾磁线圈中感应电压为U 
            磁尺位置检测装置  
    式中,
  U0——感应电压系数;
  λ——磁尺磁化信号的节距;
   x——磁头相对于磁尺的位移;
  ω——激磁电流的角频率。
    为了辨别磁头在磁尺上的移动方向,通常采用了间距为磁尺位置检测装置 的两组磁头(其中m为任意正整数)。如图所示,i1i2 为激磁电流,其输出电压分别为
         磁尺位置检测装置 ;磁尺位置检测装置  
    U1U2是相位相差90°的两列脉冲。至于哪个导前,则取决于磁尺的移动方向。根据两个磁头输出信号的超前或滞后,可确定其移动方向。

  使用单个磁头的输出信号很小,为了提高输出信号的幅值,同时降低对录制的磁化信号正弦波形和节距误差的要求,在实际使用时,常将几个到几十个磁头以一定的方式联接起来,组成多间隙磁头,如图3所示。多间隙磁头中的每一个磁头都以相同的间距λm/2配置,相邻两磁头的输出绕组反向串接。因此,输出信号为各磁头输出信号的叠加。多间隙磁头具有高精度、高分辨率、输出电压大等优点。输出电压与磁头数n成正比,例如当n=30,ω/2=5kHz时,输出的峰值达数百毫伏,当ω/2=25kHz时,峰值高达1V左右。
        磁尺位置检测装置
                图3 多间隙磁头

2.工作原理与检测电路
  磁尺检测是模拟测量,检出信号是一模拟量,必须经检测电路处理变换,才能获得表示位移量的脉冲信号。检测线路包括激磁电路、信号滤波、放大、整形、倍频、数字化等电路环节。根据激磁方式的不同,磁尺检测也可分为鉴幅检测和鉴相检测两种,鉴相检测方式应用较多。
  鉴相检测的分辨率可以大大高于录磁节距λ,可通过提高内插脉冲频率以提高系统的分辨率。鉴相检测的原理如图4所示,两个磁头Ⅰ、Ⅱ的激电流,由分频、滤波和功放后获得,磁头移动距离x后的输出电压为
          磁尺位置检测装置磁尺位置检测装置
  在求和电路中相加,则得磁头总输出电压为
          磁尺位置检测装置           
  由上式可知,合成输出电压U 的幅值恒定,而相位随磁头与磁尺的相对位置x变化而变。其输出信号与旋转变压器、感应同步器的读取绕组中取出的信号相似,所以其检测电路也相同。总输出电压U经带通滤波器、限幅、放大整形得到与位置量有关的信号,送入检相内插电路中进行内插细分后,得到预定分辨率的计数脉冲信号。计数信号送入数控系统,即可进行数字控制和数字显示。
      磁尺位置检测装置
                 图4 磁尺鉴相原理图

提醒:《磁尺位置检测装置》最后刷新时间 2023-07-10 03:58:40,本站为公益型个人网站,仅供个人学习和记录信息,不进行任何商业性质的盈利。如果内容、图片资源失效或内容涉及侵权,请反馈至,我们会及时处理。本站只保证内容的可读性,无法保证真实性,《磁尺位置检测装置》该内容的真实性请自行鉴别。