位移传感器课件.ppt

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1、第6章位移传感器6.2光栅位移传感器传感器6.1机械位移传感器6.3光电编码器6.4磁栅传感器6.5感应同步器6.6接近传感器6.7转速传感器6.8多普勒效应测速6.9液位及物位传感器6.10流量及流速传感器6.1机械位移传感器机械位移传感器是用来测量位移、距离、位置、尺寸、角度和角位移等几何学量的一种传感器。6.1.1电位器式位移传感器1、电位器的基本概念电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他形式的能转换为位移的非电量，转换为与其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起电路中输出电压的变化。电位器图片6.1.1电位器式位移传感器2、电位器的主要技术

2、参数（1）最大阻值和最小阻值（2）电阻值变化规律（3）线性电位器的线性度（4）滑动噪声6.1.2电容式位移传感器以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容式位移传感器。其电容变化与位移变化成非线性关系，为了改善非线性关系，可采用差动变极距式电容传感器。6.1.3电感位移传感器电感式传感器是利用线圈自感或互感量系数的变化来实现非电量电测的一种装置。6.1.3电感位移传感器电感式传感器是利用线圈自感或互感量系数的变化来实现非电量电测的一种装置。1.自感式位移传感器螺线管式电感传感器特点：（1）测量范围大；（2）灵敏度低。6.1.3电感位移传感器2.差动变压器

3、式位移传感器当铁心处于中心对称位置时，则，所以；当铁心向两端位移时，大于或小于，使不等于零，其值与铁心的位移成正比。反向串联特点：结构简单、灵敏度高、线性度好和测量范围宽。缺点是存在零点残余电动势。可采用相敏检波电路等措施进行补偿。6.1.4电涡流式位移传感器若改变这些参数中的任一物理量，都将引起的变化，这就是电涡流传感器的工作原理。6.2光栅位移传感器6.2.1莫尔条纹亮带暗带（1）莫尔条纹移动方向与两光栅相对移动方向垂直。（2）莫尔条纹有位移的放大作用。6.2光栅位移传感器6.2.1莫尔条纹6.2.2光栅位移传感器的结构及工作原理光栅产生位移时，莫尔条纹便随着产生位移，若

4、用光电器件记录莫尔条纹通过某点的数目，便可知主光栅移动的距离，也就测得了被测物体的位移量。6.2.2光栅位移传感器的结构及工作原理光栅的辨向如果传感器只安装一套光电元件，则在实际应用中，无论光栅作正向移动还是反向移动，光敏元件都产生相同的正弦信号，无法分辨位移的方向。脉冲细分细分技术能在不增加光栅刻线数及价格的情况下提高光栅的分辨力。细分前，光栅的分辨力只有一个栅距的大小。采用4细分技术后，计数脉冲的频率提高了4倍，相当于原光栅的分辨力提高了3倍，测量步距是原来的1/4，较大地提高了测量精度。细分前细分后6.2.2光栅位移传感器的结构及工作原理为光栅设计的专用数据转接器（光栅

5、计数卡）内部包含以下电路：放大、整形、细分、辨向、报警、阻抗变换等。光栅数显表尺身尺身安装孔反射式扫描头（与移动部件固定）扫描头安装孔可移动电缆光栅的外形及结构防尘保护罩的内部为长磁栅扫描头（与移动部件固定）光栅尺可移动电缆光栅的外形及结构（续）6.3光电编码器编码器是将直线运动和转角运动变换为数字信号进行测量的一种传感器。构造类型转动方式直线-线性编码器转动-转轴编码器光束形式透射式反射式信号性质增量式辨别方向可辨向的增量式编码器不可辨向的脉冲发生器零位信号有零位信号无零位信号绝对式编码器信号航空插头编码器外形其他角编码器外形其他角编码器外形（续）拉线式角编码器利用线轮，能

6、将直线运动转换成旋转运动。其他角编码器外形6.3.1增量式编码器比较两个信号相位的超前或滞后关系来辩向两个透光狭缝必须错开90º电角度6.3.2绝对式光电编码器透明区输出为“0”不透明区输出为“1”四条码道分辨力角度动画演示绝对式码盘与增量式码盘有何区别？10码道光电绝对式码盘透光区不透光区零位标志6.3.2绝对式光电编码器D（十进制）B（二进制）R（格雷码）D（十进制）B（二进制）R（格雷码）00000000081000110010001000191001110120010001110101011113001100101110111110401000110121100101

7、0501010111131101101160110010114111010017011101001511111000采用格雷码编码的码盘，对于编码盘的制造工艺和光敏元件安装降低了要求。6.3.2绝对式光电编码器技术指标：1）分辨率即每转一周所能产生的脉冲数2）输出信号的电特性3）频率特性4）使用特性包括器件的几何尺寸和环境温度。6.3.2光电编码器的应用1.位置测量把输出的脉冲UOS和UOC分别输入到可逆计数器的正、反计数端进行计数，可检测到输出脉冲的数量，把这个数量乘以脉冲当量(转角／脉冲)就可测出编