BALLUFF傳感器，德國巴魯夫位移傳感器,，BALLUFF位移傳感器,，巴魯夫傳感器/39529839/39529830：單榮兵
BALLUFF位移傳感器在使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的,。 電感式位移傳感器具有無滑動觸點,，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功 耗,，長壽命,，可使用在各種惡劣條件下。位移傳感器主要應用在自動化裝備線對模擬 量的智能控制,。 位移是和物體的位置在運動過程中的移動有關的量,，位移的測量方式所涉及的范圍是 相當廣泛的。小位移通常用應變式,、電感式,、差動變壓器式,、渦流式、霍爾傳感器來檢測,， 大的位移常用感應同步器,、光柵、容柵,、磁柵等傳感技術來測量,。其中光柵傳感器因具有 易實現數字化、精度高（目前分辨率zui高的可達到納米）,、抗干擾能力強,、沒有人為讀 數誤差、安裝方便,、使用可靠等優(yōu)點,，在機床加工、檢測儀表等中得到日益廣泛的應 用,。 原理 計量光柵是利用光柵的莫爾條紋現象來測量位移的,。“莫爾”原出于法文 Moire，意思 是水波紋,。幾百年前法國絲綢工人發(fā)現,，當兩層薄絲綢疊在起時，將產生水波紋狀花樣,； 如果薄綢子相對運動,，則花樣也跟著移動，這種奇怪的花紋就是莫爾條紋,。般來說,，只 要是有定周期的曲線簇重疊起來，便會產生莫爾條紋,。計量光柵在實際應用上有透射光 柵和反射光柵兩種,；按其作用原理又可分為輻射光柵和相位光柵；按其用途可分為直線光 柵和圓光柵,。下面以透射光柵為例加以討論,。 BALLUFF傳感器，德國巴魯夫位移傳感器,，BALLUFF位移傳感器,，巴魯夫傳感器/39529839/39529830：單榮兵
透射光柵尺上均勻地刻有平行的刻線即柵 線，a 為刻線寬,，b 為兩刻線之間縫寬,，W=a+b 稱為光柵柵距。目前國內常用的光柵每毫 米刻成 10,、25,、50,、100、250 條等線條,。光柵的橫向莫爾條紋測位移,，需要兩塊光柵。 塊光柵稱為主光柵,，它的大小與測量范圍相致,；另塊是很小的塊，稱為指示光柵,。 為了測量位移，必須在主光柵側加光源,，在指示光柵側加光電接收元件,。當主光柵和指示 光柵相對移動時， 由于光柵的遮光作用而使莫爾條紋移動,， 固定在指示光柵側的光電元件,， 將光強變化轉換成電信號。 由于光源的大小有限及光柵的衍射作用,， 使得信號為脈動信號,。 如圖 1，此信號是直流信號和近視正弦的周期信號的疊加,，周期信號是位移 x 的函數,。 每當 x 變化個光柵柵距 W，信號就變化個周期,，信號由 b 點變化到 b’點,。由于 bb’= W，故 b’點的狀態(tài)與 b 點狀態(tài)*樣,，只是在相位上增加了 2π,。 信號處理 1、辨向原理 在實際應用中,，位移具有兩個方向,，即選定個方向后，位移有正負之 分,，因此用個光電元件測定莫爾條紋信號確定不了位移方向,。為了辨向，需要有 π/2 相位差的兩個莫爾條紋信號,。如圖 2,，在相距 1/4 條紋間距的位置上安放兩個光電元件， 得到兩個相位差 π/2 的電信號 u01 和 u02,，經過整形后得到兩個方波信號 u01’和 u02’,。 光柵正向移動時 u01 超前 u02 90 度,，反向移動時 u02 超前 u01 90 度，故通過電路辨相 可確定光柵運動方向,。 2,、細分技術 隨著對測量精度要求的提高，以柵距為單位已不能滿足要求,，需要采取 適當的措施對莫爾條紋進行細分,。所謂細分就是在莫爾條紋信號變化個周期內，發(fā)出若 干個脈沖,，以減少脈沖當量,。如個周期內發(fā)出 n 個脈沖，則可使測量精度提高 n 備,，而 BALLUFF傳感器,，德國巴魯夫位移傳感器，BALLUFF位移傳感器,，巴魯夫傳感器/39529839/39529830：單榮兵
每個脈沖相當于原來柵距的 1/n,。 由于細分后計數脈沖頻率提高了 n 倍， 因此也稱 n 倍頻,。 通常用的有兩種細分方法：其,、直接細分。在相差 1/4 莫爾條紋間距的位置上安放 兩個光電元件,，可得到兩個相位差 90o 的電信號,，用反相器反相后就得到四個依次相差 9 0o 的交流信號。同樣,，在兩莫爾條紋間放置四個依次相距 1/4 條紋間距的光電元件,，也可 獲得四個相位差 90o 的交流信號，實現四倍頻細分,。其二,、電路細分。 集成電路 四倍頻集成電路 QA740210 同時具有辨相和四倍頻細分的功能,， 可將兩路正交的 方波進行四倍頻后產生兩路加,、減計數信號，可送雙時鐘可逆計數器進行加,、減計數,，也 可直接送微型計算機（包括單片機）進行數據處理。 1,、特點： ⑴,、數字化微分電路：4 路微分信號脈寬由主頻周期決定，因此，是致的,，而且可 在很大范圍里方便地選擇,。 ⑵、臨界報警與過速報警兩檔速度提示：可在光柵運動速度接近極限值時給出臨界報 警信息,， 以便操作者及時控制光柵運動快慢,。 在速度超過極限值時本電路將給出出錯信息。 ⑶,、零位控制：零位的設置將給操作者帶來許多方便,，如故障斷電后的重新 定位等。本電路有“到零位開始計數”和“到零位停止計數”,，以及“與零位無關” 三種工作模式,。 ⑷、片選：本電路設有片選端,，可以構成多標數顯系統(tǒng),。 ⑸、COMS 工藝：輸入輸出的電壓電流與 4000 系列 CMOS 及 LSTTL 電路兼容,。 位移傳感器的原理與應用 位移傳感器的分類 1、根據運動方式分類: 直線位移傳感器 1,、根據運動方式分類: 直線位移傳感器 原理： 直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉換成電信號,。為了達到這效果，通 常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位,，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻 值,。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過微安培的小電流,，滑片和始端之間的電壓,， 與滑片移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可zui大限度降低對滑軌總阻值性的要 求,，因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結果,。 /39529839/39529830：單榮兵
LT 直線位移傳感器： ⊙ 廣泛應用于注塑、機床及機械加工等 ⊙ 無限分辨率 ⊙ 行程：50 900mm ⊙ 獨立線性度：±0.05% ⊙ 位移速度達到：5m/s,、10 m/s 可選 ⊙ 工作溫度：-30 +100℃ ⊙ 多種電氣連接方式 ⊙ 保護等：IP60（IP65 可選） 角度位移傳感器 2,、根據材質分類: 金屬膜傳感器、導電塑料傳感器,、光電式傳感器,、磁敏式傳感器、金屬玻璃鈾傳感器,、 繞線傳感器 電位器式位移傳感器 它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數關 系的電阻或電壓輸出,。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感 器。但是，為實現測量位移目的而設計的電位器,，要求在位移變化和電阻變化之間有個 確定關系,。圖 1 中的電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電 位器移動端的電阻變化,。阻值的變化量反映了位移的量值,，阻值的增加還是減小則表明了 位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓,，以把電阻變化轉換為電壓輸出,。線繞式電位 器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形,。如果這種位移 傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件,，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位 器的制作中應盡量減小每匝的電阻值,。電位器式傳感器的另個主要缺點是易磨損,。它的 優(yōu)點是：結構簡單，輸出信號大,，使用方便,，價格低廉。 霍耳式位移傳感器 它的測量原理是保持霍耳元件（見半導體磁敏元件）的激勵電流 不變,，并使其在個梯度均勻的磁場中移動,，則所移動的位移正比于輸出的霍耳電勢。磁 場梯度越大,，靈敏度越高,；梯度變化越均勻,霍耳電勢與位移的關系越接近于線性。圖 2 中是三種產生梯度磁場的磁系統(tǒng)：a 系統(tǒng)的線性范圍窄,，位移 Z=0 時,，霍耳電勢≠0；b 系 統(tǒng)當 Z<2 毫米時具有良好的線性,，Z=0 時,霍耳電勢=0,；c 系統(tǒng)的靈敏度高,測量范圍小于 1 毫米。圖中 N,、S 分別表示正,、負磁極?；舳轿灰苽鞲衅鞯膽T性小,、頻響高、工作可 靠,、壽命長,，因此常用于將各種非電量轉換成位移后再進行測量的場合,。 光電式位移傳感器 它根據被測對象阻擋光通量的多少來測量對象的位移或幾何尺 寸。特點是屬于非接觸式測量,，并可進行連續(xù)測量,。光電式位移傳感器常用于連續(xù)測量線 材直徑或在帶材邊緣位置控制系統(tǒng)中用作邊緣位置傳感器。 主要特性參數 ： 標稱阻值：電位器上面所標示的阻值,。 重復精度:此參數越小越好. 分辨率:位移傳感器所能反饋的zui小位移數值.此參數越小越好.導電塑料位移傳感器
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