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2017-10-31 閱讀(1311)
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德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的信號(hào)處理
1.辨向原理
在實(shí)際應(yīng)用中，位移具有兩個(gè)方向，德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器即選定一個(gè)方向后，位移有正負(fù)之分，因此用一個(gè) 光電元件測(cè)定莫爾條紋信號(hào)確定不了位移方向。為了辨向，需要有 π/2相位差的兩個(gè)莫爾條紋信號(hào)。如圖2，在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件，得到兩個(gè)相位差π/2的電信號(hào)u01和u02，德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器經(jīng)過(guò)整形后得到兩個(gè)方波信號(hào)u01’和u02’。光柵正向移動(dòng)時(shí)u01超前u02 90度，反向移動(dòng)時(shí)u02超前u01 90度，故通過(guò)電路辨相可確定光柵運(yùn)動(dòng)方向。
2.細(xì)分技術(shù)
隨著對(duì)測(cè)量精度要求的提高，德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器以柵距為單位已不能滿(mǎn)足要求，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分。所謂細(xì)分就是在莫爾條紋信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi)，發(fā)出若干個(gè)脈沖，以減少脈沖當(dāng)量。德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器如一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出n個(gè)脈沖，則可使測(cè)量精度提高n備，而每個(gè)脈沖相當(dāng)于原來(lái)柵距的1/n。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率提高了 n倍，因此也稱(chēng)n倍頻。
德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器通常用的有兩種細(xì)分方法：其一：直接細(xì)分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件，可得到兩個(gè)相位差90o的電信號(hào)，用反相器反相后就得到四個(gè)依次相差90o的交流信號(hào)。同樣，德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器在兩莫爾條紋間放置四個(gè)依次相距1/4條紋間距的光電元件，也可獲得四個(gè)相位差90o的交流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)四倍頻細(xì)分。其二：電路細(xì)分。
德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的工作原理
電位器式德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器，它通過(guò)電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)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德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器。但是，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定關(guān)系。電位器式德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連。
物體的位移引起電位器移動(dòng)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(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過(guò)大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉。
磁致伸縮德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器通過(guò)非接觸式的測(cè)控技術(shù)地檢測(cè)活動(dòng)磁環(huán)的位置來(lái)測(cè)量被檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬(wàn)的實(shí)際案例中。
由于作為確定位置的活動(dòng)磁環(huán)和敏感元件并無(wú)直接接觸，因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊懀琁P防護(hù)等級(jí)在IP67以上。此外，傳感器采用了高科技材料和優(yōu)良的電子處理技術(shù)，因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號(hào)為位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，更無(wú)須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，就算不斷重復(fù)檢測(cè)，也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測(cè)的可靠性和使用壽命。
磁致伸縮德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過(guò)兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量位置的。測(cè)量元件是一根波導(dǎo)管，波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測(cè)量過(guò)程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖，該電流脈沖在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸，從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場(chǎng)，當(dāng)該磁場(chǎng)和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交時(shí)，由于磁致伸縮的作用，波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)，這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測(cè)到。
由于這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時(shí)間和活動(dòng)磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過(guò)測(cè)量時(shí)間，就可以高度地確定這個(gè)距離。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的值,而不是比例的或放大處理的信號(hào),所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況,更無(wú)需定期重標(biāo)。
磁致伸縮德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長(zhǎng)行程位置測(cè)量的德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器。它采用非接觸的測(cè)量方式，由于測(cè)量用的活動(dòng)磁環(huán)和傳感器自身并無(wú)直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可靠性高，安全性好，便于系統(tǒng)自動(dòng)化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下，也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓和強(qiáng)振動(dòng)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械位移的測(cè)量、控制中。
德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的特性參數(shù)
標(biāo)稱(chēng)阻值：電位器上面所標(biāo)示的阻值。
重復(fù)精度：此參數(shù)越小越好。
分辨率：德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器所能反饋的zui小位移數(shù)值.此參數(shù)越小越好.導(dǎo)電塑料德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器分辨率為無(wú)窮小。
允許誤差：標(biāo)稱(chēng)阻值與實(shí)際阻值的差值跟標(biāo)稱(chēng)阻值之比的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)阻值偏差，它表示電位器的精度。允許誤差一般只要在±20%以?xún)?nèi)就符合要求，因?yàn)橐话愕聡?guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器是以分壓的方式來(lái)使用，具體電阻的大小對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)采集沒(méi)有影響。
線性精度：直線性誤差.此參數(shù)越小越好。
壽命：導(dǎo)電塑料德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器都在200萬(wàn)次以上。
德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的應(yīng)用
火車(chē)輪緣的幾何狀態(tài)參數(shù)影響著列車(chē)運(yùn)行的速度與平穩(wěn)度，對(duì)列車(chē)的安全運(yùn)行十分重要。德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器傳統(tǒng)的檢測(cè)手段較為復(fù)雜，通常是用帶有游標(biāo)的尺子來(lái)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)的人工讀取造成測(cè)量的誤差比較大，同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器列車(chē)運(yùn)行速度越來(lái)越快，火車(chē)輪緣狀態(tài)參數(shù)的快速檢修和數(shù)字化管理變得十分重要。輪緣檢測(cè)儀采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、單片機(jī)處理系統(tǒng)和簡(jiǎn)潔穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可方便的對(duì)幾何狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)快速測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了輪緣高度、輪輞厚度等參數(shù)測(cè)量的數(shù)字化。
輪緣高度、寬度、輪輞厚度等方面的檢測(cè)用到很多傳感器，而zui為關(guān)注的是德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器，德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器有很多種，用在火車(chē)上車(chē)輪緣狀檢測(cè)是目前新型傳感器技術(shù)叫做激光德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器。目前用在火車(chē)輪緣上檢測(cè)是的激光三角測(cè)量法，短距離的測(cè)量精度很高?？梢灾苯影训聡?guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器安裝在軌道上進(jìn)行檢測(cè)，同樣也可以采用激光反射式德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器為測(cè)量器件激光傳感器模沿直線方向掃描輪緣形狀，同時(shí)記錄整個(gè)輪緣數(shù)據(jù)。通過(guò)微處理器即可得出整個(gè)輪緣輪廓曲線，進(jìn)而求得輪緣寬度、輪緣高度、70mm磨損量和磨損面積等。并且能把測(cè)量的數(shù)據(jù)上傳計(jì)算機(jī)，生成數(shù)據(jù)庫(kù)，利用優(yōu)良的后處理軟件對(duì)火車(chē)輪緣進(jìn)行數(shù)字化管理。它不僅可以對(duì)在線運(yùn)行列車(chē)測(cè)量輪對(duì)的磨損，還可以在生產(chǎn)線上對(duì)輪對(duì)尺寸是否合格進(jìn)行分選。
交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展離不開(kāi)檢測(cè)技術(shù)，而儀器儀表以及傳感器技術(shù)才是檢測(cè)技術(shù)的核心。高速動(dòng)力發(fā)展的今天，人們不僅僅希望體驗(yàn)到是的舒適和享受，而且跟多的希望得到是安全。傳感器技術(shù)的發(fā)展會(huì)給人們生活交通帶來(lái)更多的安全，我國(guó)傳感器技術(shù)的發(fā)展也將帶動(dòng)交通運(yùn)輸方面在上擁有的*優(yōu)良技術(shù)發(fā)展。
德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的主要分類(lèi)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式
直線德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器：
直線德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的功能在于把直線機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。為了達(dá)到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過(guò)滑片在滑軌上的位移來(lái)測(cè)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(guò)微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動(dòng)的長(zhǎng)度成正比。將傳感器用作分壓器可zui大限度降低對(duì)滑軌總阻值性的要求，因?yàn)橛蓽囟茸兓鸬淖柚底兓粫?huì)影響到測(cè)量結(jié)果。
角度德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器：
角度德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器應(yīng)用于障礙處理：使用角度傳感器來(lái)控制你的輪子可以間接的發(fā)現(xiàn)障礙物。原理非常簡(jiǎn)單：如果馬達(dá)角度傳感器構(gòu)造運(yùn)轉(zhuǎn)，而齒輪不轉(zhuǎn)，說(shuō)明你的機(jī)器已經(jīng)被障礙物給擋住了。此技術(shù)使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，而且非常有效；*要求就是運(yùn)動(dòng)的輪子不能在地板上打滑（或者說(shuō)打滑次數(shù)太多），否則你將無(wú)法檢測(cè)到障礙物。一個(gè)空轉(zhuǎn)的齒輪連接到馬達(dá)上就可以避免這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)輪子不是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而是通過(guò)裝置的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)它：在驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，如果惰輪停止了，說(shuō)明你碰到障礙物了。
德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的根據(jù)材質(zhì)
霍耳式德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器：它的測(cè)量原理是保持霍耳元件（見(jiàn)半導(dǎo)體磁敏元件）的激勵(lì)電流不變，并使其在一個(gè)梯度均勻的磁場(chǎng)中移動(dòng)，則所移動(dòng)的位移正比于輸出的霍耳電勢(shì)。磁場(chǎng)梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻，霍耳電勢(shì)與位移的關(guān)系越接近于線性。圖2中是三種產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)：a系統(tǒng)的線性范圍窄，位移Z=0時(shí)，霍耳電勢(shì)≠0；b系統(tǒng)當(dāng)Z<2毫米時(shí)具有良好的線性，Z=0時(shí)，霍耳電勢(shì)=0；c系統(tǒng)的靈敏度高，測(cè)量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負(fù)磁極?；舳降聡?guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠、壽命長(zhǎng)，因此常用于將各種非電量轉(zhuǎn)換成位移后再進(jìn)行測(cè)量的場(chǎng)合。
光電式德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器：它根據(jù)被測(cè)對(duì)象阻擋光通量的多少來(lái)測(cè)量對(duì)象的位移或幾何尺寸。特點(diǎn)是屬于非接觸式測(cè)量，并可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。光電式德國(guó)海德漢HEIDENHAIN位移傳感器常用于連續(xù)測(cè)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。
