【正文】 變壓器 W W1 W2 Es x x 工作原理 :互感現(xiàn)象 . Ew Eout 單螺管線圈型 螺管線圈差動(dòng) 雙螺管線圈差動(dòng)型傳感器測(cè)量電路 ~ 差動(dòng)變壓器 測(cè)量電路 線位移檢測(cè)傳感器 ? 一、光柵位移傳感器 ? 二、感應(yīng)同步器 ? 三、磁柵位移傳感器 一、光柵位移傳感器 3241 柵 元件 4. 光源光柵的構(gòu)造： ? 工作原理 一、光柵位移傳感器 ddffddBffddW/2W θddW/2指示光柵標(biāo)尺光柵 把兩塊柵距 W相等的光柵平行安裝，且讓它們的刻痕之間有較小的夾角 θ時(shí)，這時(shí)光柵上會(huì)出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條紋稱莫爾條紋，它們沿著與光柵條紋幾乎垂直的方向排列，如圖所示。光柵每移動(dòng)過一個(gè)柵距 W，莫爾條紋就移動(dòng) 過一個(gè)條紋間距 B ? 。 一、光柵位移傳感器 ??WWB ??2s in2? 通過光電元件，可將莫爾條紋移動(dòng)時(shí)光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)換為近似正弦變化的電信號(hào)，如圖所示。測(cè)量分辨率等于柵距。 定尺繞組是連續(xù)的 ， 滑尺上分布著兩個(gè)勵(lì)磁繞組 ， 分別稱為正弦繞組和余弦繞組 。 滑尺和定尺相對(duì)平行安裝 ， 其間保持一定間隙 （ ~） 。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與滑尺和定尺的相對(duì)位置有關(guān)。? 余弦繞組單獨(dú)供電所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)為 二、感應(yīng)同步器 ?s i n3 6 0s i n2 cc KUTxKUU ?? o由于感應(yīng)同步器的磁路系統(tǒng)可視為線性，可進(jìn)行線性疊加，所以定尺上總的感應(yīng)電勢(shì)為 ?? s i nc os222 cs KUKUUUU ???? 39。 ? 利用感應(yīng)電壓的變化可以求得位移 X，從而進(jìn)行位置檢測(cè)。 二、感應(yīng)同步器 ? (1)鑒相式工作法 ? 滑尺的兩個(gè)勵(lì)磁繞組分別施加相同頻率和相同幅值，但相位相差 90o的兩個(gè)電壓，設(shè) 二、感應(yīng)同步器 tms UU ?s in? tUU mc ?co s?239。則： 由上式知，感應(yīng)電勢(shì)的幅值隨著滑尺的移動(dòng)作正弦變化。 ? 三、磁柵位移傳感器 輸出信號(hào)勵(lì)磁電源654S S3N N S S Sλ7N N1S NN200a b x1— 磁性膜 2— 基體 3— 磁尺 4— 磁頭 5— 鐵芯 6— 勵(lì)磁繞組 7— 拾磁繞組 ? ： ? 在用軟磁材料制成的鐵芯上繞有兩個(gè)繞組，一個(gè)為勵(lì)磁繞組，另一個(gè)為拾磁繞組，將高頻勵(lì)磁電流通入勵(lì)磁繞組時(shí)，當(dāng)磁頭靠近磁尺時(shí)在拾磁線圈中感應(yīng)電壓為： 三、磁柵位移傳感器 txUU ??? s i n2s i n0?U0——輸出電壓系數(shù)； ——磁尺上磁化信號(hào)的節(jié)距； χ——磁頭相對(duì)磁尺的位移； ω——?jiǎng)?lì)磁電壓的角頻率。這種方法的檢測(cè)線路比較簡(jiǎn)單，但分辨率受到錄磁節(jié)距 λ的限制，若要提高分辨率就必須采用較復(fù)雜的信頻電路，所以不常采用。 ，則得到輸出電壓為 ? 在求和電路中相加，則得到磁頭總輸出電壓為 三、磁柵位移傳感器 txUU ??? c o s2s i n01 ?txUU ??? s i n2c o s02 ????????? ?? txUU ???2s in0則合成輸出電壓 U的幅值恒定，而相位隨磁頭與磁尺的相對(duì)位置 χ變化而變。 角位移檢測(cè)傳感器 ? 一、旋轉(zhuǎn)變壓器 ? 二、光電編碼器 ? 1. 結(jié)構(gòu)如圖所示 ? 旋轉(zhuǎn)變壓器一般做 ? 成兩極電機(jī)的形式。 。 ，一般將其中一個(gè)繞組（如 Z Z2）短接。當(dāng)以一定頻率（頻率通常為 400Hz、 500Hz、 1000Hz及5000Hz等幾種）的激磁電壓加于定子繞組時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成正比關(guān)系。 一、旋轉(zhuǎn)變壓器 ? 3. 測(cè)量方式 ? 當(dāng)定子繞組中分別通以幅值和頻率相同、相位相差為 90176。這樣使得在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)（一般為 177。 ），其輸出電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角 θ成線性關(guān)系。 。當(dāng)主碼盤上的不透明區(qū)正好與鑒向盤上的透明窄縫對(duì)齊時(shí)，光線被全部遮住，光電變換器輸出電壓為最?。划?dāng)主碼盤上的透明區(qū)正好與鑒向盤上的透明窄縫對(duì)齊時(shí)，光線全部通過，光電變換器輸出電壓為最大。 。 二、光電編碼器 ? ? 絕對(duì)式編碼器是把被測(cè)轉(zhuǎn)角通過讀取碼盤上的圖案信息直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)代碼的檢測(cè)元件。 ? 光電式碼盤是目前應(yīng)用較多的一種，它是在透明材料的圓盤上精確地印制上二進(jìn)制編碼。在一個(gè)四位光電碼盤上，有四圈數(shù)字碼道，每一個(gè)碼道表示二進(jìn)制的一位，里側(cè)是高位，外側(cè)是低位，在360176。 二、光電編碼器 11000011010101100111010010101001100010111 111000100100 00011101101? 工作時(shí)，碼盤的一側(cè)放置電源，另一邊放置光電接受裝置，每個(gè)碼道都對(duì)應(yīng)有一個(gè)光電管及放大、整形電路。 二、光電編碼器 11000011010101100111010010101001100010111 111000100100 00011101101? 誤差的消除 ? (1).循環(huán)碼盤 ? (或稱格雷碼盤 ) ? 右圖所示為四位二 ? 進(jìn)制循環(huán)碼。因 ? 此，在兩數(shù)變換過 ? 程中，所產(chǎn)生的讀 ? 數(shù)誤差最多不超過 ? “ 1”，只可能讀成 ? 相鄰兩個(gè)數(shù)中的一個(gè)數(shù)。 二、光電編碼器 0100110111111110101011001010011101100010001110111000100100000001 速度、加速度傳感器 ? 一、直流測(cè)速發(fā)電機(jī) ? 二、光電式速度傳感器 ? 三、差動(dòng)變壓器式速度傳感器 ? 四、加速度傳感器 ? 測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)有多種，但原理基本相同。恒定磁通由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中即產(chǎn)生交變的電勢(shì)，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成正比的直流電勢(shì)。在使用中，為了提高檢測(cè)靈敏度，盡可能把它直接連接到電機(jī)軸上。 ? 光電脈沖測(cè)速原理如下圖所示。光源發(fā)出的光通過縫隙圓盤和指示縫隙盤照射到光電器件上，當(dāng)縫隙圓盤隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測(cè)量時(shí)間 t內(nèi)的脈沖數(shù) N，則可測(cè)得轉(zhuǎn)速為 二、光電式速度傳感器 透鏡光源光電器件帶縫隙圓盤指示縫隙盤tZNn 60?? 差動(dòng)變壓器式除了可測(cè)量位移外，還可測(cè)量速度。差動(dòng)變壓器式的原邊線圈同時(shí)供以直流和交流電流，即 三、差動(dòng)變壓器式速度傳感器 tIti m ?s in)( 0 I??交流電源直流電源加法器跟隨器跟隨器i ( t )xdxdt減法器低通濾波器放大器 U ? 當(dāng)差動(dòng)變壓器以被測(cè)速度 V=dx/dt移動(dòng)時(shí)，在其副邊兩個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，將它們的差值通過低通濾波器濾除勵(lì)磁高頻角頻率后，則可得到與速度 v（ m/s）相對(duì)應(yīng)的電壓輸出，即 差動(dòng)變壓器漂移小，其主要性能為：測(cè)量范圍10~2022mm/s（可調(diào)），輸出電壓 177。 10mA（ max），頻帶寬度 ≥500Hz。最常用的有應(yīng)變片式和壓電式等。它由重塊、懸臂梁、應(yīng)變片和阻尼液體等構(gòu)成。殼體內(nèi)灌滿的粘性液體作為阻尼之用。 應(yīng)變片m懸臂梁Z ( t )0Z ( t )1充以阻尼液體的殼體四、加速度傳感器 ? 壓電加速度傳感器結(jié)構(gòu)原理如右圖所示。壓電元件產(chǎn)生 四、加速度傳感器 引出線3質(zhì)量塊1 殼體壓電晶片m4 2 ?的變形和由此產(chǎn)生的電荷與加速度成正比。壓電加速度傳感器的頻率范圍廣、動(dòng)態(tài)范圍寬、靈敏度高、應(yīng)用較為廣泛。該傳感器采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)固定電極，兩極板之間有一用彈簧支撐的質(zhì)量塊，此質(zhì)量塊的兩端經(jīng)過磨平拋光后作為可動(dòng)極板。這種加速度傳感器的精度較高，頻率響應(yīng)范圍寬，可以測(cè)得很高的加速度值。如下圖所示。 測(cè)力傳感器 a)PPb)P1R 4 R2R4R1R2RR3 R3Pc)RR 1R3A1RD R3 R 42B4R2CR? 2. 懸臂梁式彈性元 ? 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、