磁尺位置检测位置幻灯片.pptVIP

　　励磁电压为: 当磁头不动时，输出绕组输出一等幅的正弦或余弦电压信号，其频率仍为励磁电压的频率，其幅值与磁头所处的位置有关。 当磁头运动时，幅值随磁尺上的剩磁影响而变化。由于剩磁形成的磁场强度按正弦波变化，从而获取调制波，输出绕组的感应电动势 静态磁头的工作原理 E—输出线圈输出的感应电动势； Um—输出线圈输出的感应电动势峰值； λ—磁尺剩余信号的波长（磁化信号节距）； s—磁头对磁性标尺的位移量； ω—输出线圈感应电动势的频率，是激磁电流I的频率的2倍。 E和磁性标尺与磁头相对速度无关，而是由位移量S决定的 根据磁栅和磁头相对移动读出磁栅上的信号的不同，所采用的信号处理方式也不同。 动态磁头只有一组绕组，其输出信号为正弦波，信号的处理方法也比较简单，只要将输出信号放大整形，然后由计数器记录脉冲数n，就可以测量出位移量的大小。但这种方法测量精度较低，而且不能判别移动方向。 静态磁头一般用两个，双磁头是为了识别磁栅的移动方向而设置的，二者之间间距为(n土1/4)?，(其中n为正整数, ?为磁信号节距)，也就是两个磁头布置成相位差90°关系，即两者空间相位差90?。 信号处理方式可分为鉴幅方式和鉴相方式两种。 2．磁栅的类型 长磁栅 圆磁栅 （测量直线位移） （测量角位移） 尺形 带形 同轴形 1－磁头 2－磁栅 3－屏蔽罩 4－基座 5－软垫 德国SIKO 磁栅尺 磁头与磁尺相对运动时的输出波形 二、磁栅传感器的工作原理 1．基本工作原理 磁栅传感器工作原理动画演示 　　磁栅传感器由磁栅（简称磁尺）、 磁头和检测电路组成。 磁尺是用非导磁性材料做尺基， 在尺基的上面镀一层均匀的磁性薄膜， 然后录上一定波长的磁信号而制成的。 磁信号的波长（周期）又称节距， 用W表示。 磁信号的极性是首尾相接， 在N、 N重叠处为正的最强， 在S、S重叠处为负的最强。 磁尺的断面和磁化图形如图所示。 1．基本工作原理 1—磁头；2—磁栅；3—输出波形 　　这里以静态磁头为例，简要说明磁栅传感器的工作原理。 静态磁头的结构如上图所示，它有两组绕组N1和N2。其中， N1为励磁绕组，N2为感应输出绕组。在励磁绕组中通入交变的励磁电流，一般频率为5 kHz或25 kHz， 幅值约为200 mA。 励磁电流使磁芯的可饱和部分（截面较小）在每周期内发生两次磁饱和。磁饱和时磁芯的磁阻很大，磁栅上的漏磁通不能通过铁芯，输出绕组不产生感应电动势。只有在励磁电流每周两次过零时，可饱和磁芯才能导磁，磁栅上的漏磁通使输出绕组产生感应电动势e。可见感应电动势的频率为励磁电流频率的两倍，而e的包络线反映了磁头与磁尺的位置关系，其幅值与磁栅到磁芯漏磁通的大小成正比。 　 式中：Em－感应电势的幅值 W－磁栅信号的节距 x－机械位移量 磁头输出的电势信号经检波，保留其基波成分，可用下式表示： 2．信号处理方式 当两只磁头励磁线圈加上同一励磁电流时，两磁头输出绕组的输出信号为： 式中： －机械位移相角， 图5-4-3　双磁头结构 双磁头是为了识别磁栅的移动方向而设置的，其结构如图5-4-3所示。两磁头按(m±1／4)λ配置（m为正整数），它们的输出电压分别是 为增大输出，实际使用时常采用多间隙磁头。多间隙磁头的输出是许多个间隙磁头所取得信号的平均值，有平均效应作用，因而可提高测量精度。 图5-4-4　双磁头结构 将第二个磁头的电压读出信号移相900，两磁头的输出信号则变为： 将两路输出相加，则获得总输出： （1）鉴相方式 磁尺与磁头接触，使用寿命 不如光栅，数年后易退磁。 设置两个磁头的 意义何在？ 利用输出信号的幅值大小来反映磁头的位移量或与磁尺的相对位置的信号处理方式。经检波器去掉高频载波后可得 ： （2）鉴幅方式 与光栅的信号辨向、细分一致。 鉴幅型磁栅传感器的原理框图 磁栅数显装置的结构示意图 1－磁性标尺 2－磁头 3－固定块 4－尺体安装孔 5－泡沫垫 6－滑板安装孔 7－磁头连接板 8－滑板 三、磁栅数显装置 国产磁栅数显装置的LSI芯片组成： 1．磁头放大器（SF023） 2．磁尺检测专用集成芯片（SF6114） 主要功能：两输入信号的放大；通道B信号移相 900；通道A和通道B信号求和放大；补 偿两只磁头特性所需的调整和来自数显