测量与反馈装置A解析.pptVIP

测量与反馈装置 Chapter 7 Measurement and Feedback Equipment A 组成 鉴相工作方式 鉴相工作方式 鉴幅工作方式 鉴幅工作方式 5 光栅 （2）. 均化误差作用 莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同组成，例如，200条/mm的光栅，10mm宽的光栅就由2000条线纹组成，这样栅距之间的固有相邻误差就被平均化了，消除了栅距之间不均匀造成的误差。 是1880年由法国工程师Jean Maurice Emlle Baudot发明的 3 旋转变压器 C 结构 3 旋转变压器 C 结构 3 旋转变压器 D 应用特点 结构简单，工作可靠 对环境要求低 信号输出幅度大 抗干扰能力强 极对数大于1时的情况，多次过零点的问题； 一个导程内的相对测量，如何变成绝对测量； 4 感应同步器 A 感应同步器结构 sin cos 节距2τ 节距（0.5mm） 绝缘粘胶 铜箔 铝箔 耐切削液涂层 基板(钢、铜) 定尺 滑尺 滑尺 定尺 4 感应同步器 A 感应同步器结构 利用电磁耦合原理，将位移或转角转变为电信号，借以进行位置检测和反馈控制 直线式感应同步器中有定尺和滑尺两部分，定尺与滑尺平行安装，且保持一定间隙。定尺固定不动，当滑尺移动。定尺上的绕组是连续分布的。滑尺有两个激磁绕组，即正弦绕组A和余弦绕组B，它们在空间位置上相差1／4节距，节距用2τ表示，其值一般为2mm。 4 感应同步器 A 感应同步器结构 4 感应同步器 A 感应同步器结构 4 感应同步器 A 感应同步器结构 4 感应同步器 B 工作原理 U0 U0 θ1 US US US US US 定尺 滑尺 如果在滑尺的两个绕组(正、余弦绕组)中通以满足不同条件的电压，也可以得到两种典型的工作方式：鉴相工作方式和鉴幅工作方式。 4 感应同步器 B 工作原理 给滑尺的两个正余弦绕组分别供以频率和幅值相同，相位差为90°的励磁信号 定尺绕组中分别产生的感应电动势为： 定尺上输出的感应电压为： 4 感应同步器 B 工作原理 θ 滑尺相对定尺的空间相位角 与滑尺相对于定尺位移x的关系为： 定尺上输出的感应电压为： 4 感应同步器 B 工作原理 给滑尺的两个正余弦绕组分别供以频率和相位相同，幅值变化的正弦励磁信号 在定尺绕组上输出的感应电动势： 4 感应同步器 B 工作原理 4 感应同步器 C 应用中的注意事项 测量距离长：通过接长可满足大行程测量的要求。 在安装方面： 保证安装精度（安装面的精度、定尺与滑尺的相对位置精度、接缝的调整精度） 加装防护装置（避免切屑、油污、灰尘的影响） 在电气方面： 要保证激磁电压波形的对称性和保真性。 根据光线在光栅中是透射还是反射分为透射光栅和反射光栅，透射光栅分辨率较反射光栅高，其检测精度可达1μm以上。 从形状上看，又可分为圆光栅和直线光栅。圆光栅用于测量转角位移，直线光栅用于检测直线位移。两者工作原理基本相似，本节着重介绍一种应用比较广泛的透射式直线光栅。 直线光栅通常包括一长和一短两块配套使用，其中长的称为标尺光栅或长光栅，一般固定在机床移动部件上，要求与行程等长。短的为指示光栅或短光栅，装在机床固定部件上。两光栅尺是刻有均匀密集线纹的透明玻璃片，线纹密度为25、50、100、250条/mm等。线纹之间距离相等，该间距称为栅距，测量时它们相互平行放置，并保持0.05~0.1mm的间隙。 5.1 结构 * 当指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一小角度放置时，两光栅尺上线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点附近的小区域内黑线重叠，形成黑色条纹，其它部分为明亮条纹，这种明暗相间的条纹称为莫尔条纹。莫尔条纹与光栅线纹几乎成垂直方向排列。严格地说，是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。 5.2.2 工作原理 莫尔条纹具有如下特点： （1）. 放大作用 用W（mm）表示莫尔条纹的宽度，P(mm)表示栅距，(rad)为光栅线纹之间的夹角，如图5-18所示则有 (5-8) 莫尔条纹宽度W与角成反比，越小，放大倍数越大。 θ 标尺光栅 W 指示光栅（斜） P （3）. 莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例 当光栅尺移动一个栅距P时，莫尔条纹也刚好移动了一个条纹宽度W。只要通过光电元件测出莫尔条纹的数目，就可知道光栅移动了多少个栅距，工作台移动的距离可以计算出来。若光栅移动方向相反，则莫尔条纹移动方向也相反（见图5-18）。 θ 标尺光栅 W 指示光栅（斜） P 标尺方向 指示尺转角θ方向 莫尔条纹方向 标尺方向 指示尺转角θ方向 莫尔条纹方向 图5-3 光栅测