模块六 位移检测（课件）- 《传感器与检测技术应用》同步教学（人民邮电版）

模块六 位移检测 学习目标 了解位移的概念 熟悉电阻线位移传感器、光栅传感器、感应同步器的位移测量原理及使用方法 掌握常用位移测量元件的外形及接线方式 了解电阻线位移传感器、光栅传感器、感应同步器的应用 2 课题一 电阻位移传感器 测位移 一、基础知识 1、工作原理 电阻位移传感器是一种把机械位移转换为电阻变化的传感器，从而引起输出电压或电流的变化。 直线位移传感器 角位移传感器 4 电阻线位移传感器由电阻体和电刷（也称可动触点）两部分组成 。可作为变阻器作用，也可作为分压器使用。 5 2、内部结构及连接方式 电阻线位移传感器结构 电缆引出线有3根，分别为黄、绿、红三色。 电缆引线也是3根，分别为黑、红、白三色，黑、红线为传感器电阻体两端，白线为导电层引线。 6 二、课题实施—电阻线位移传感器位移测量 1、训练目的 （1）熟悉电阻线位移传感器基本特征和工作原理 ； （2）熟悉电阻线位移传感器的外形结构 ； （3）通过普通滑线电阻器掌握电阻线位移传感器位移测量方法 。 2、训练设备 滑线电阻器、、毫伏数字电压表、150㎜游标卡尺、稳压电源 7 3、训练步骤 （1）连接线路。 （2）记录数据。 滑线电阻器模拟电阻线位移传感器 8 三、课题小结 （1）理解电阻线位移传感器的基本工作原理 ； （2）了解电阻线位移传感器的产品外形并熟知其接线方式 ； （3）能够运用电阻线位移传感器进行位移测量 。 9 课题二 感应同步器测位移 一、基础知识 1、结构特点 感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构特点一般分为直线式和旋转式两种。直线式感应同步器由定尺和滑尺组成；旋转式感应同步器由转子和定子组成。 11 感应同步器的构造见图6.11，其定尺和滑尺基板是由与机床热臌胀系数相近的钢板做成，钢板上用绝缘粘结剂贴以钢箔，并利用照像腐蚀的办法做成图示的印刷绕组。感应同步器定尺和滑尺绕组的节距相等，均为，这是衡量感应同步器精度的主要参数，工艺上要保证其节距的精度。 12 2、工作原理 感应同步器利用定尺和滑尺的两个平面印刷电路绕组的互感随其相对位置变化的原理，将位移转换为电压信号，通过对电压幅值或相位判断来进行位置检测。若滑尺上的绕组通以交流电，根据电磁原理，将在定尺绕组上感应出电压，定尺绕组中感应电压是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电压的矢量和。滑尺每移动一个节距，定尺上感应电压按余弦规律变化一周。 由于定尺上感应电压变化的周期与滑尺相对定尺移动的节距2 对应，而节距又与工作台的实际位移有关，从而可以间接对工作台的位移进行检测，这就是感应同步器的工作原理。 13 3、感应同步器的工作方式 （1）第一种为滑尺励磁、定尺输出的鉴幅型方式，即定尺输出的电压为频率、相位固定，其幅值可变。 （2）第二种为滑尺励磁、定尺输出的鉴相型方式，即定尺输出的电压为频率、幅值固定，其相位可变。 （3）第三种为定尺励磁、滑尺输出的鉴幅型方式，即滑尺输出的电压为频率、相位固定，其幅值可变。 14 4、感应同步器的安装 带型直线式感应同步器 1—安装座 2—定尺 3—滑尺 4—调整螺钉 15 当感应同步器用于检测机床工作台的位移时，一般地，由于行程较长，一块感应同步器常常难以满足检测长度的要求，需要将两块或多块感应同步器的定尺拼接起来，即感应同步器接长。 接长的原理是：滑尺沿着定尺由一块向另一块移动经过接缝时，由感应同步器定尺绕组输出的感应电势信号，它所表示的位移应与用更高精度的位移检测器(如激光干涉仪)所检测出的位移相互之间要满足一定的误差要求，否则，应重新调整接缝，直到满足这种误差要求时止。即对定尺接长的要求是：通过适当调整两块相连定尺间的接缝，使接长后的定尺组件在全行程的累计误差不超过一块定尺的最大零位误差。 16 二、课题实施—感应同步器测位移 1、训练目的 （1）熟悉感应同步器的产品 ； （2）掌握感应同步器的安装及接长 。 2、训练设备 GZD/H直线式感应同步器 17 3、训练步骤 （1）认识感应同步器 （2）安装感应同步器 感应同步器安装图 18 三、课题小结 （1）了解感应同步器的基本原理和结构特点 ； （2）熟悉感应同步器产品 ； （3）掌握感应同步器的安装、接长；； （4）掌握感应同步器的调试和维护 。 19 课题三 光栅位移传感器 测位移 一、基础知识 1、光栅的概念 由大量等宽等间距的平行狭缝组成的光学器件称为光栅。用玻璃制成的光栅称为透射光栅，它是在透明玻璃上刻出大量等宽等间距的平行刻痕，每条刻痕处是不透光的，而两刻痕之间是透光的；用不锈钢制成的光栅称为反射式光栅。 21