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1、第五章第五章 位置检测装置位置检测装置POSITION MEASURING DEVICES5.1 位置检测装置的要求与分类位置检测装置的要求与分类n n5.1.1位置检测装置的要求位置检测装置的要求n n5.1.2位置检测装置的分类位置检测装置的分类5.1.1位置检测装置的要求位置检测装置的要求n n工作可靠，抗干扰性强工作可靠，抗干扰性强n n满足精度和速度的要求满足精度和速度的要求n n零点灵敏度高零点灵敏度高n n使用维护方便，适应机床的工作环境使用维护方便，适应机床的工作环境n n成本低成本低5.1.2位置检测装置的分类位置检测装置的分类n n数字式与模拟式测量数字式与模拟式测量数字式
2、与模拟式测量数字式与模拟式测量 数字式：光栅检测装置、脉冲编码器数字式：光栅检测装置、脉冲编码器 模拟式：旋转变压器、感应同步器模拟式：旋转变压器、感应同步器n n增量式与绝对式测量增量式与绝对式测量增量式与绝对式测量增量式与绝对式测量 增量式：光栅、脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁增量式：光栅、脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁栅栅 绝对式：绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘绝对式：绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘n n直接式与非直接式测量直接式与非直接式测量直接式与非直接式测量直接式与非直接式测量 直接式：直接测量执行部件末端件的直线位移或圆位移直接式：直接测量执行部件末端件的
3、直线位移或圆位移 直线位移：直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪直线位移：直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪 角位移：旋转变压器、圆光栅、圆感应同步器角位移：旋转变压器、圆光栅、圆感应同步器 非直接式：检测传动元件的角位移非直接式：检测传动元件的角位移5.2 脉冲编码器脉冲编码器n n性质：性质：旋转式角位移检测装置旋转式角位移检测装置n n作用：作用：将机械转角变换成电脉冲将机械转角变换成电脉冲检测位移电脉冲频率，来检测机械的检测位移电脉冲频率，来检测机械的旋转速旋转速旋转速旋转速度度度度5.2.1 绝对式脉冲编码盘绝对式脉冲编码盘绝对式脉冲编码盘绝对式脉冲编码盘5.2.2 相
4、对式的脉冲编码器相对式的脉冲编码器5.3 光栅位置检测装置光栅位置检测装置n n测量对象：测量对象：直线位移（长光栅）直线位移（长光栅）角位移（圆光栅）角位移（圆光栅）速度速度n n分辨率：分辨率：微米级微米级通过细分电路可达通过细分电路可达0.1m0.1m5.3.1 光栅位置检测装置的原理光栅位置检测装置的原理n n光栅检测装置的结构光栅检测装置的结构n n莫尔条纹莫尔条纹n n光栅检测装置的应用光栅检测装置的应用光栅检测装置的结构光栅检测装置的结构莫尔条纹莫尔条纹莫尔条纹莫尔条纹n n放大作用放大作用n n误差均化作用误差均化作用n n利用莫尔条纹测量位移利用莫尔条纹测量位移光光栅栅检检测
5、测装装置置的的应应用用5.4 旋转变压器旋转变压器n n5.4.1 旋转变压器结构与工作原理旋转变压器结构与工作原理n n5.4.2 旋转变压器的使用旋转变压器的使用5.4.1 旋转变压器结构与工作原理旋转变压器结构与工作原理5.4.1 旋转变压器结构与工作原理旋转变压器结构与工作原理n nU2=kU1sin5.4.2 旋转变压器的使用旋转变压器的使用n n鉴相工作方式鉴相工作方式定子的两相绕组分别加上幅值相等、频率相定子的两相绕组分别加上幅值相等、频率相同的正弦、余弦激磁电压同的正弦、余弦激磁电压n n鉴幅工作方式鉴幅工作方式定子的两相绕组分别通上频率相同、相位相定子的两相绕组分别通上频率相
6、同、相位相同但幅值不同的调幅激磁电压同但幅值不同的调幅激磁电压鉴相工作方式鉴相工作方式n n定子绕组通激磁电压定子绕组通激磁电压U Us s =U=Umm sint sintU Uc c =U=Umm costcostn n转子绕组感应电压转子绕组感应电压U=U=kUkUs ssin+kUsin+kUc c coscos = =kUkUmm cos(tcos(t - ) - )鉴幅工作方式鉴幅工作方式n n定子绕组通激磁电压定子绕组通激磁电压U Us s = =U Ummsinsin电电 sintsintU Uc c = =U Ummcoscos电电sintsintn n转子绕组感应电压转子绕
7、组感应电压U=U=kUkUs ssin+kUsin+kUc c coscos = =kUkUmm coscos(电电- - ) ) sintsint5.5 感应同步器感应同步器感应同步器工作原理感应同步器工作原理n n感应电压相位角感应电压相位角与移动距与移动距离离x的关系：的关系：n n鉴相工作方式鉴相工作方式n n鉴幅工作方式鉴幅工作方式鉴相工作方式鉴相工作方式n n滑尺激磁电压：滑尺激磁电压：U Us s =U=Umm sint sintU Uc c =U=Umm costcostn n定尺感应电压：定尺感应电压：U=U=kUkUmmsintsint coscos kUkUmmcostc
8、ost sin sin = =kUsin(tkUsin(t ) )相角相角 移动距离移动距离x x鉴幅工作方式鉴幅工作方式n n滑尺激磁电压：滑尺激磁电压：U Us s =U=Umm sin sin电电 sintsintU Uc c =U=Umm coscos电电 sintsintn n定尺感应电压：定尺感应电压：U=U=kUkUmm sinsin电电 sint sint coscos kUkUmm coscos电电 sint sinsint sin = =kUkUmmsin(sin(电电 ) sint ) sint 移动距离移动距离x x鉴相式感应同步器信号转换过程鉴相式感应同步器信号转换过程
