数字式位移传感器
时间：2023-03-15作者：佚名
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光栅由标尺光栅和指示光栅组成,两者的光刻密度相同,但体长相差很多,其结构如图1所示。  图1 光栅测量原理 指示光栅上出现莫尔条纹，它们是沿着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列的,如图2所示。
 图2 莫尔条纹示意 光栅莫尔条纹的特点是起放大作用,用W表示条纹宽度,P表示栅距,θ表示光栅条纹间的夹角,则有  光栅测量系统的基本构成如图3所示。  图3 光栅测量系统 1.感应同步器
（1）直线感应同步器
由定尺和滑尺两部分组成。
滑尺表面刻有两个绕组,即正弦绕组和余弦绕组,见图4。  图4 感应同步器原理图 （2）圆盘式感应同步器
如图5所示,其转子相当于直线感应同步器的滑尺,定子相当于定尺,而且定子绕组中的两个绕组也错开1/4节距。  图5 圆盘式感应同步器 （a） 定子； （b） 转子 感应同步器根据其激磁绕组供电电压形式不同，分为鉴相测量方式和鉴幅测量方式。
（1） 鉴相式
根据感应电势的相位来鉴别位移量。
图6说明了感应电势幅值与定尺和滑尺相对位置的关系。  图6 滑尺绕组位置与定尺感应电势幅值的变化关系 滑尺在定尺上每滑动一个节距,定尺绕组感应电势就变化了一个周期,即
eA=Ku–Acosθ（4-11）
式中: ;
K——滑尺和定尺的电磁耦合系数；
θ——滑尺和定尺相对位移的折算角。
若绕组的节距为W,相对位移为l,则  同样,当仅对正弦绕组B施加交流激磁电压UB时,定尺绕组感应电势为 e B=-Ku B sinθ （4-13）
对滑尺上两个绕组同时加激磁电压,则定尺绕组上所感应的总电势为
e =e A eB=Ku Acosθ-KuBsinθ
=KUmsinωt cosω-KU mcosωtsinω
=KUmsin (ωt-θ) （4-14）
从上式可以看出,感应同步器把滑尺相对定尺的位移l的变化转成感应电势相角θ的变化。因此,只要测得相角θ,就可以知道滑尺的相对位移l：
 （2）鉴幅式 在滑尺的两个绕组上施加频率和相位均相同,但幅值不同的交流激磁电压uA和uB。
uA=Umsinθ-1sinωt （4-16）
uB=Umcosθ -1 sinωt （4-17）
式中: θ1——指令位移角。
设此时滑尺绕组与定尺绕组的相对位移角为θ,则定尺绕组上的感应电势为
e =KuA cosθ-KuBsinθ=KUm(sinθ -1 cosθ-cosθ-1sinθ)sinωt=KUmsin (θ1-θ) sinωt （4-18） |
