磁栅传感器PPT课件
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第十章磁栅式传感器.
10.2 磁栅式传感器
磁栅优点：
价格低于光栅、制作简单、复制方便；
测量范围宽（从几十毫米到数十米）、不需接长；
易安装和调整、抗干扰能力强。
大尺寸磁栅尺外形图
一、磁栅的组成及类型
1．磁栅的组成
磁栅传感器是由磁栅（磁尺）、磁头、检测电路
组成。
l－磁尺； 2－尺基； 3－磁性薄膜； 4－铁心； 5－磁头
两个励磁绕组在定尺上感应电势分别为：
2x E S －K 0U cos sin sin t W 2x EC K 0U sin cos sin t W
定尺上的总感应电势为：
E ES Ec K 0U sin(－ x ) sin t＝Em sin t
断面和磁化图形如图所示。
图5-4-1 磁栅传感器示意图
这里以静态磁头为例，简要说明磁栅传感器的工作原理。 静态磁头的结构如上图所示，它有两组绕组 N1 和 N2 。其中， N1为励磁绕组，N2为感应输出绕组。在励磁绕组中通入交变的 励磁电流，一般频率为5 kHz或25 kHz， 幅值约为200 mA。 励 磁电流使磁芯的可饱和部分（截面较小）在每周期内发生两次 磁饱和。磁饱和时磁芯的磁阻很大，磁栅上的漏磁通不能通过 铁芯，输出绕组不产生感应电动势。只有在励磁电流每周两次 过零时，可饱和磁芯才能导磁，磁栅上的漏磁通使输出绕组产 生感应电动势e。可见感应电动势的频率为励磁电流频率的两倍， 而e的包络线反映了磁头与磁尺的位置关系，其幅值与磁栅到磁 芯漏磁通的大小成正比。
1.5～2.5 2.5～5 10
标准型 250×58×9.5 100×73×9.5 窄 带 型 250×30×9.5 型
(200～ 2000)×19 74×35×9.5 －
磁栅优点：
价格低于光栅、制作简单、复制方便；
测量范围宽（从几十毫米到数十米）、不需接长；
易安装和调整、抗干扰能力强。
大尺寸磁栅尺外形图
一、磁栅的组成及类型
1．磁栅的组成
磁栅传感器是由磁栅（磁尺）、磁头、检测电路
组成。
l－磁尺； 2－尺基； 3－磁性薄膜； 4－铁心； 5－磁头
两个励磁绕组在定尺上感应电势分别为：
2x E S －K 0U cos sin sin t W 2x EC K 0U sin cos sin t W
定尺上的总感应电势为：
E ES Ec K 0U sin(－ x ) sin t＝Em sin t
断面和磁化图形如图所示。
图5-4-1 磁栅传感器示意图
这里以静态磁头为例，简要说明磁栅传感器的工作原理。 静态磁头的结构如上图所示，它有两组绕组 N1 和 N2 。其中， N1为励磁绕组，N2为感应输出绕组。在励磁绕组中通入交变的 励磁电流，一般频率为5 kHz或25 kHz， 幅值约为200 mA。 励 磁电流使磁芯的可饱和部分（截面较小）在每周期内发生两次 磁饱和。磁饱和时磁芯的磁阻很大，磁栅上的漏磁通不能通过 铁芯，输出绕组不产生感应电动势。只有在励磁电流每周两次 过零时，可饱和磁芯才能导磁，磁栅上的漏磁通使输出绕组产 生感应电动势e。可见感应电动势的频率为励磁电流频率的两倍， 而e的包络线反映了磁头与磁尺的位置关系，其幅值与磁栅到磁 芯漏磁通的大小成正比。
1.5～2.5 2.5～5 10
标准型 250×58×9.5 100×73×9.5 窄 带 型 250×30×9.5 型
(200～ 2000)×19 74×35×9.5 －
第4章 磁敏传感器-PPT课件
0
得
RL
Ro0
1
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
3、采用恒压源和输入回路串联电阻 4、采用温度补偿元件(如热敏电阻、电阻丝等)
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
霍尔元件不等位电势 U 0的温度补偿
B=0 欧姆表
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传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
（4）基本特性
UH＝ KH I B
直线性：指霍尔器件的输出电势UH分别和基本参数
I、U、B之间呈线性关系。
灵敏度KH：
乘积灵敏度：
霍尔元件的输出电压要由磁感应强度B和控制电流
I的乘积来确定,表示霍尔电势UH与两者乘积之间的比
值，通常以mV/(mA·0.1T)。
简单、测量精度差、 受外界干扰大
IC VH
I
B
2019/7/5
传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
（2）导线贯穿磁芯法
导磁铁芯
环形铁芯集中磁力线， 提高电流测量精度
（3）绕线法
I
通电导线
• 该电场产生的电场力fE 阻止电子继续偏转。
当fEfl 时，电荷积累 平达 衡到 。
fl e(vB) fEeE
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传感器原理及应用
第4章 磁敏传感器
fle(vB )fEeE
EvBU bHEvBUHbvB
Inebd
U HB bn Ie B dR HId BK H IBRH
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传感器原理及应用
磁敏传感器PPT课件
通常采用预极化方法或辅助磁场方法来建立质子宏观 磁矩，以增强信号幅度。
具体作法是:用圆柱形玻璃容器装满水样品或含氢质子液 体，作为灵敏元件，在容器周围绕上极化线圈和测量线 圈或共用一个线圈，使线圈轴向垂直于外磁场T方向。
在垂直于外磁场方向加一极化场H（该场强约为外磁场 的200倍）。在极化场作用下，容器内水中质子磁矩沿 极化场方向排列，形成宏观磁矩，如下图所示。
磁敏传感器的种类
▪质子旋进式磁敏传感器 ▪光泵式磁敏传感器 ▪SQUID（超导量子干涉器）磁敏传感器 ▪磁通门式磁敏传感器 ▪感应式磁敏传感器 ▪半导体磁敏传感器
霍尔器件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏电阻
▪机械式磁敏传感器 ▪光纤式磁敏传感器
第一节 质子旋进式磁敏传感器
质子旋进式磁敏传感器是利用质子在外磁场 中的旋进现象，根据磁共振原理研制成功的。
二、磁场的测量与旋进信号
在核磁共振中，共振信号的幅度与被测磁场T3/2成正比。
当被测磁场很弱时，信号幅度大大衰减。对微弱的被测 磁场，用一般的核磁共振检测方法是接收不到旋进信号 的。为了测得质子磁矩M绕外磁场的旋进频率 f 信号， 必须采取特殊方法： 使沿外磁场方向排列的质子磁矩,在极化场的激励下,建立 质子宏观磁矩,并使其方向于外磁场方向垂直或接近垂直
在自由旋进的过程中，磁矩M的横向分量以t2（横向弛 豫时间）为时间常数并随时间逐渐趋近于零；在测量 线圈中所接收的感应信号，也是以t2为时间常数按指数 规律衰减的。
y
υ
感应信号衰减示意图
M衰减示意图
t2
M
x
t ω=γ T
质子旋进式磁敏传感器的组成
核心：500cc左右有机玻璃容器,在容器外面绕以数百匝
dM y dt
具体作法是:用圆柱形玻璃容器装满水样品或含氢质子液 体，作为灵敏元件，在容器周围绕上极化线圈和测量线 圈或共用一个线圈，使线圈轴向垂直于外磁场T方向。
在垂直于外磁场方向加一极化场H（该场强约为外磁场 的200倍）。在极化场作用下，容器内水中质子磁矩沿 极化场方向排列，形成宏观磁矩，如下图所示。
磁敏传感器的种类
▪质子旋进式磁敏传感器 ▪光泵式磁敏传感器 ▪SQUID（超导量子干涉器）磁敏传感器 ▪磁通门式磁敏传感器 ▪感应式磁敏传感器 ▪半导体磁敏传感器
霍尔器件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏电阻
▪机械式磁敏传感器 ▪光纤式磁敏传感器
第一节 质子旋进式磁敏传感器
质子旋进式磁敏传感器是利用质子在外磁场 中的旋进现象，根据磁共振原理研制成功的。
二、磁场的测量与旋进信号
在核磁共振中，共振信号的幅度与被测磁场T3/2成正比。
当被测磁场很弱时，信号幅度大大衰减。对微弱的被测 磁场，用一般的核磁共振检测方法是接收不到旋进信号 的。为了测得质子磁矩M绕外磁场的旋进频率 f 信号， 必须采取特殊方法： 使沿外磁场方向排列的质子磁矩,在极化场的激励下,建立 质子宏观磁矩,并使其方向于外磁场方向垂直或接近垂直
在自由旋进的过程中，磁矩M的横向分量以t2（横向弛 豫时间）为时间常数并随时间逐渐趋近于零；在测量 线圈中所接收的感应信号，也是以t2为时间常数按指数 规律衰减的。
y
υ
感应信号衰减示意图
M衰减示意图
t2
M
x
t ω=γ T
质子旋进式磁敏传感器的组成
核心：500cc左右有机玻璃容器,在容器外面绕以数百匝
dM y dt
磁敏传感器(讲)课件
磁通门技术
总结词
磁通门技术利用铁磁材料的磁化强度随磁场强度变化的特点 来检测磁场。
详细描述
铁磁材料在磁场中被磁化后，其磁化强度随磁场强度的变化 而变化。通过测量铁磁材料的磁化强度，可以间接地检测磁 场。磁通门技术具有较高的灵敏度和线性度，因此在高精度 磁场测量中得到广泛应用。
隧道效应
总结词
隧道效应是利用电子在两个金属间通过隧道穿透的原理来检测磁场。
磁敏传感器容易受到噪声干扰 ，如电磁干扰、电源波动等， 影响测量精度。
成本较高
相对于一些其他传感器，磁敏 传感器的制造成本较高。
稳定性不足
磁敏传感器的稳定性有待提高 ，需要定期校准和维护。
改进方向
温度补偿技术
研究和发展温度补偿技术，以减小温 度对磁敏传感器的影响。
噪声抑制技术
采用先进的信号处理技术，抑制噪声 干扰，提高测量精度。
常工作。
汽车电子
用于检测车辆的磁场变化，如 发动机点火、车轮转速等，提 高车辆的安全性和稳定性。
环保监测
用于检测环境中的磁场变化， 如气体泄漏、地下水污染等，
保障环境和人类健康。
02
磁敏传感器的原理
霍尔效应
总结词
霍尔效应是磁敏传感器中最常用的一种效应，利用半导体材料在磁场中导电时 产生的电动势来检测磁场。
通过检测磁性材料的磁性特征，可以 判断材料的种类、磁性状态等，用于 材料科学、冶金等领域。
电流测量
直流电流检测
磁敏传感器可以检测直流电流的大小，常用于电源管理、电机控制等领域。
交流电流检测
通过检测交流电产生的磁场，磁敏传感器能够测量交流电流的幅值和频率，广泛应用于电力系统和自 动化控制领域。
位置和角度检测
《传感器技术与应用》教学课件6-2 磁栅传感器用于数控机床的位移检测
磁栅传感器用于数控机床的位移检测
传
感
磁盘圆柱
器 面上的磁信号
技 由磁头读取，
术 安装时在磁头
与 与磁盘之间应
应 有微小的间隙
用 以免磨损。
圆磁栅示意图
磁栅传感器用于数控机床的位移检测
传
感
磁头的结构和原理
器 技 术 与
磁栅上的磁信号先由录磁头录好，再由读 磁头读出，按读取信号方式的不同，磁头 可分为动态磁头和静态磁头两种 。
米。
技 术
式位移传感器。
与
应
用
磁栅传感器用于数控机床的位移检测
传
资讯
感 器 技 术 与 应 用
磁栅传感器也是一种用于检测位移的传感器。 它的价格低于光栅，具有制作简单，易于安装， 调整方便，测量范围宽（0.001ｍｍ～十几ｍ）， 抗干扰能力强等特点。磁栅可分为长磁栅和圆磁 栅，长磁栅主要用于直线位移的测量，圆磁栅主 要用于角位移的测量。磁栅传感器在大型机床的 数字检测和自动化机床的自动控制等方面得到广
用
Hale Waihona Puke 磁栅传感器用于数控机床的位移检测
磁栅传感器的组成和测量原理
传 感 器
1．组成：磁栅式传感器主要由磁栅、磁头和检测电路 组成。
技 2．测量原理：磁栅上录有等间距的磁信号，它是利用
术 磁带录音的原理将等节距的周期变化的电信号(正弦波
与 或矩形波)用录磁的方法记录在磁性尺子或圆盘上而制
应 成的。
用
当磁栅传感器工作时，磁头相对于磁栅有一定的
泛应用。
磁栅传感器用于数控机床的位移检测
静态磁头
传 感 器 技 术 与 应 用
磁尺
固定孔
磁栅传感器的外形结构
《磁敏传感器介绍》课件
磁敏传感器在工厂自动化、机器人技术和生 产线控制中起到关键作用。
2 汽车行业
用于车辆导航、制动系统、空调系统和倒车 雷达等汽车应用中。
3 医疗设备
4 消费电子
应用于MRI机器、心脏起搏器和血液测量等医 疗设备中。
用于智能手机、平板电脑和游戏手柄等消费 电子产品中。
磁敏传感器的性能评价指标
1 灵敏度
磁敏传感器的分类和类型
磁电传感器
利用磁电效应将磁场转换为电信号，如霍尔传感器和磁电电流传感器。
磁阻传感器
根据磁场的磁阻变化来测量磁场强度，如磁阻式位置传感器和磁阻角度传感器。
磁感应传感器
利用磁感应效应测量磁场强度和方向，如磁感应式位置传感器和磁感应式角度传感器。
磁敏传感器的应用领域
1 工业自动化
磁敏传感器介绍
欢迎来到《磁敏传感器介绍》PPT课件。本课程将为您详细介绍磁敏传感器的 定义、原理和应用领域，以及评价指标和创新技术。让我们一起探索这个引 人入胜的领域！
磁敏传感器的定义和原理
磁敏传感器是一种能够检测和测量磁场强度和磁场变化的设备。它们基于磁敏效应工作，如霍尔效应、磁电效 应和磁致伸缩效应。这些传感器在广泛的应用中发挥着关键的作用。
3
低功耗
优化电路设计和材料选择以降低功耗。
磁敏传感器的创新技术
量子磁敏传感器
利用量子效应实现更高灵敏度和 更低功耗的磁敏传感器。
人工智能应用
结合人工智能算法分析传感器数 据，提高复杂环境下的性能。
物联网集成
将磁敏传感器与物联网技术相结 合，实现智能化和远程监测。
总结和展望
通过本课程，我们了解了磁敏传感器的定义、原理、分类、应用领域、性能 评价指标以及创新技术。未来，随着技术的不断发展，磁敏传感器将在更多 领域发挥关键作用，带来更多惊喜和突破。
磁敏传感器讲PPT课件
设霍尔元件为N型半导体，其长度为l，宽度为b，厚度为 d。又设电子以均匀的速度v运动，则在垂直方向施加的磁感应 强度B的作用下，空穴受到洛仑兹力
fL qvB q—电子电量(1.62×10-19C)； v—载流子运动速度。
.
11
根据右手螺旋定则，电子运动方向向上偏移，则在上端产生 电子积聚，下端失去电子产生正电荷积聚。从而形成电场。
17
I
B
V
R E
IH R3 VH
霍尔元件的基本电路
控制电流I；
霍耳电势VH； 控制电压V；
输出电阻R2； 输入电阻R1； 霍耳负载电阻R3； 霍耳电流IH。
图中控制电流I由电源E供给,R为调节电阻,保证器件内所 需控制电流I。霍耳输出端接负载R3,R3可是一般电阻或 放大器的输入电阻、或表头内阻等。磁场B垂直通过霍耳 器件,在磁场与控制电流作用下，由负载上获得电压。
VH=KHBI KH——Hall元件灵敏度，表示霍耳电势VH与磁感应强 度B和控制电流I乘积之间的比值，mV/(mA·KGs)。因为
霍耳元件的输出电压要由两个输入量的乘积来确定, 故又称为乘积灵敏度。
.
21
若控制电流值固定，则： VH＝KBB
KB——磁场灵敏度，通常以额定电流为标准。磁场灵敏 度等于霍耳元件通以额定电流时每单位磁感应强度对应 的霍耳电势值。常用于磁场测量等情况。
VH＝ KH I B cosθ
.
15
设 KH=RH / d VH＝ KH I B
KH—霍尔元件灵敏度。它与材料的物理性质和几何尺寸有关， 它决定霍尔电势的强弱。
若磁感应强度B的方向与霍尔元件的平面法线夹角为θ时， 霍耳电势应为：
VH＝ KH I B cosθ
fL qvB q—电子电量(1.62×10-19C)； v—载流子运动速度。
.
11
根据右手螺旋定则，电子运动方向向上偏移，则在上端产生 电子积聚，下端失去电子产生正电荷积聚。从而形成电场。
17
I
B
V
R E
IH R3 VH
霍尔元件的基本电路
控制电流I；
霍耳电势VH； 控制电压V；
输出电阻R2； 输入电阻R1； 霍耳负载电阻R3； 霍耳电流IH。
图中控制电流I由电源E供给,R为调节电阻,保证器件内所 需控制电流I。霍耳输出端接负载R3,R3可是一般电阻或 放大器的输入电阻、或表头内阻等。磁场B垂直通过霍耳 器件,在磁场与控制电流作用下，由负载上获得电压。
VH=KHBI KH——Hall元件灵敏度，表示霍耳电势VH与磁感应强 度B和控制电流I乘积之间的比值，mV/(mA·KGs)。因为
霍耳元件的输出电压要由两个输入量的乘积来确定, 故又称为乘积灵敏度。
.
21
若控制电流值固定，则： VH＝KBB
KB——磁场灵敏度，通常以额定电流为标准。磁场灵敏 度等于霍耳元件通以额定电流时每单位磁感应强度对应 的霍耳电势值。常用于磁场测量等情况。
VH＝ KH I B cosθ
.
15
设 KH=RH / d VH＝ KH I B
KH—霍尔元件灵敏度。它与材料的物理性质和几何尺寸有关， 它决定霍尔电势的强弱。
若磁感应强度B的方向与霍尔元件的平面法线夹角为θ时， 霍耳电势应为：
VH＝ KH I B cosθ
第十章磁栅式传感器-PPT课件
滑尺尺寸 （mm）
100×73×9.5 74×35×9.5 －
测量周期 （mm）
2 2
精度 (μ m)
1.5～2.5 2.5～5 10
标准型 窄 带 型 型
2
带型感应同步器外形图（参考东方仿真）
二、感应同步器的工作原理
感应同步器原理动画演示
在定尺绕组上加上激励电流，于是滑尺绕组 中便产生感应电势，其值为
设置两个磁头的 意义何在？
磁尺与磁头接触，使用寿命 不如光栅，数年后易退磁。
（2）鉴幅方式 利用输出信号的幅值大小来反映磁头的位移 量或与磁尺的相对位置的信号处理方式。经检波
器去掉高频载波后可得 ：
2 x E E ＝ 1 m cos W
2 x E 2 E msin W
与光栅的信号辨向、细分一致。
2．磁尺检测专用集成芯片（SF6114） 主要功能：对磁尺励磁信号的低通滤波和功率放大； 供给磁头的励磁信号；对放大器输出信号 经滤波后进行放大、限幅、整形为矩形 波；接受反馈信号对磁尺检出信号进行相 位微调。
3．磁尺细分专用集成芯片（SIM－011）
主要功能：对磁尺的节距W＝200μm实现200或40 或20等分的电气细分，从而获得1、5、 10μm的分辨力（最小显示值）。 4．可逆计数芯片（WK50395）
一、感应同步器的结构和类型 1．结构
直线式感应同步器示意图
圆盘式感应同步器示意图
定尺与滑尺绕组关系图
感应同步器的解剖图
2．类型
标准型
直线式 窄型 带型 旋转式（圆盘式）
直线式感应同步器的尺寸和精度一览表 种 类 定尺尺寸 （mm）
250×58×9.5 250×30×9.5 (200～ 2000)×19
磁栅传感器
利用磁记录原理，将一定波长(w)的矩形波 或正弦波信号用磁头记录在磁性标尺的磁 膜上，作为测量基准。
2020/1/11
6
节距（W）：磁信号波长
在N-N，S-S重叠部分磁感应强度最强，极性相 反，从N到S磁感应强度呈正弦波变化。
常用的磁信号节距为0.05mm和0.20mm。 分为尺形、带形、同轴形三种，一般用尺形。
磁头
压板
26
磁栅在磨床测长系统中的应用
磁尺
2020/1/11
磁头安装在何处？
27
2020/1/11
20
2.鉴幅型：
利用输出信号的幅值大小来反映磁头的位 移量或与磁尺的相对位置的信号处理方式。
把输出感应电动势经检波器去掉高频 载波后得：
2x
e1 Em sin w
e2
Em
cos
2x
w
输出信号与光栅传感器的输出信号类似处理
2020/1/11
21
1.鉴相型磁栅数显表的原理框图
10
工作原理（静态）
励磁绕组起磁路开关作用
当励磁绕组N1不通电流时，磁路处于不饱和状态， 磁栅上的磁力线通过磁头铁心而闭合。
如果在绕组中通入交变电流，当交变电流达到某一 个幅值时，铁心饱和而使磁路“断开”，磁栅上的磁 通就不能在磁头铁心中通过。反之，当交变电流小于 额定值时，可饱和铁心不饱和，磁路被“接通”，则 磁栅上的剩磁通就可以在磁头铁心中通过。
2020/1/11
12
感应电动势的频率为励磁电流频率的两 倍
不管激励电流在正半周或负半周，只要 电流幅值超过某一额定值，它产生的正向或 反向磁场均可使磁头的铁心饱和，这样，在 它变化一个周期，铁心饱和两次，磁头输出 绕组中输出电压信号为非正弦周期函数，
2020/1/11
6
节距（W）：磁信号波长
在N-N，S-S重叠部分磁感应强度最强，极性相 反，从N到S磁感应强度呈正弦波变化。
常用的磁信号节距为0.05mm和0.20mm。 分为尺形、带形、同轴形三种，一般用尺形。
磁头
压板
26
磁栅在磨床测长系统中的应用
磁尺
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磁头安装在何处？
27
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2.鉴幅型：
利用输出信号的幅值大小来反映磁头的位 移量或与磁尺的相对位置的信号处理方式。
把输出感应电动势经检波器去掉高频 载波后得：
2x
e1 Em sin w
e2
Em
cos
2x
w
输出信号与光栅传感器的输出信号类似处理
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1.鉴相型磁栅数显表的原理框图
10
工作原理（静态）
励磁绕组起磁路开关作用
当励磁绕组N1不通电流时，磁路处于不饱和状态， 磁栅上的磁力线通过磁头铁心而闭合。
如果在绕组中通入交变电流，当交变电流达到某一 个幅值时，铁心饱和而使磁路“断开”，磁栅上的磁 通就不能在磁头铁心中通过。反之，当交变电流小于 额定值时，可饱和铁心不饱和，磁路被“接通”，则 磁栅上的剩磁通就可以在磁头铁心中通过。
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12
感应电动势的频率为励磁电流频率的两 倍
不管激励电流在正半周或负半周，只要 电流幅值超过某一额定值，它产生的正向或 反向磁场均可使磁头的铁心饱和，这样，在 它变化一个周期，铁心饱和两次，磁头输出 绕组中输出电压信号为非正弦周期函数，
第2章位移检测传感器之磁栅传感器29159-30页PPT资料
当励磁绕组N1不通电流时，磁路处于不饱和状态， 磁栅上的磁力线通过磁头铁心而闭合。
如果在励磁绕组中通入交变电流i=i0sinωt，当交变 电流i的瞬时值达到某一个幅值时，横杆上的铁心材料 饱和，这时磁阻很大，而使磁路“断开”，磁栅上的 磁通就不能在磁头铁心中通过。反之，当交变电流i的 瞬时值小于某一数值时，横杆上的铁心材料不饱和， 这时磁阻也降低得很小，磁路被“接通”，则磁栅上 的剩磁通就可以在磁头铁心中通过。由此可见，励磁 线圈的作用相当于磁开关。
1—磁头；2—磁栅；3—输出波形
动态磁头的工作原理
12
静态磁头
静态磁头是调制式磁头，又称磁通响应式磁头。 ——该磁头有两个绕组，一为励磁绕组，另一为输出 绕组。 励磁绕组——绕在磁路截面尺寸较小的横臂上 输出绕组——绕在磁路截面尺寸较大的竖杆上
——它与动态磁头的根本不同之处在于，在磁头与磁 栅之间没有相对运动的情况下也有信号输出。
17
励磁电压为:
U i U m sit或 nU i U m co ts
❖当磁头不动时，输出绕组输出一等幅的正弦或余 弦电压信号，其频率仍为励磁电压的频率，其幅值 与磁头所处的位置有关。
18
静态磁头的工作原理
当磁头运动时，幅值随磁尺上的剩磁影响而变 化。由于剩磁形成的磁场强度按正弦波变化， 从而获取调制波，输出绕组的感应电动势
动态磁头只有一组绕组，其输出信号为正弦波，
信号的处理方法也比较简单，只要将输出信号放大整
形，然后由计数器记录脉冲数n，就可以测量出位移
量的大小。但这种方法测量精度较低，而且不能判别 移动方向。
sn
20
静态磁头一般用两个，双磁头是为了识别磁栅
的移动方向而设置的，二者之间间距为(n土1/4)， (其中n为正整数, 为磁信号节距)，也就是两个磁 头布置成相位差90°关系，即两者空间相位差90。
如果在励磁绕组中通入交变电流i=i0sinωt，当交变 电流i的瞬时值达到某一个幅值时，横杆上的铁心材料 饱和，这时磁阻很大，而使磁路“断开”，磁栅上的 磁通就不能在磁头铁心中通过。反之，当交变电流i的 瞬时值小于某一数值时，横杆上的铁心材料不饱和， 这时磁阻也降低得很小，磁路被“接通”，则磁栅上 的剩磁通就可以在磁头铁心中通过。由此可见，励磁 线圈的作用相当于磁开关。
1—磁头；2—磁栅；3—输出波形
动态磁头的工作原理
12
静态磁头
静态磁头是调制式磁头，又称磁通响应式磁头。 ——该磁头有两个绕组，一为励磁绕组，另一为输出 绕组。 励磁绕组——绕在磁路截面尺寸较小的横臂上 输出绕组——绕在磁路截面尺寸较大的竖杆上
——它与动态磁头的根本不同之处在于，在磁头与磁 栅之间没有相对运动的情况下也有信号输出。
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励磁电压为:
U i U m sit或 nU i U m co ts
❖当磁头不动时，输出绕组输出一等幅的正弦或余 弦电压信号，其频率仍为励磁电压的频率，其幅值 与磁头所处的位置有关。
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静态磁头的工作原理
当磁头运动时，幅值随磁尺上的剩磁影响而变 化。由于剩磁形成的磁场强度按正弦波变化， 从而获取调制波，输出绕组的感应电动势
动态磁头只有一组绕组，其输出信号为正弦波，
信号的处理方法也比较简单，只要将输出信号放大整
形，然后由计数器记录脉冲数n，就可以测量出位移
量的大小。但这种方法测量精度较低，而且不能判别 移动方向。
sn
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静态磁头一般用两个，双磁头是为了识别磁栅
的移动方向而设置的，二者之间间距为(n土1/4)， (其中n为正整数, 为磁信号节距)，也就是两个磁 头布置成相位差90°关系，即两者空间相位差90。
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3.2 磁栅传感器
3.2.1 磁栅传感器的结构 磁栅传感器由磁尺、磁头、和检测电路组成。ຫໍສະໝຸດ 图3.8 磁栅传感器示意图
1—尺基体 2—抗磁镀层 .3—磁性涂层 4—磁头 5—控制电路
1
3.2 磁栅传感器
1.磁尺
磁尺是一种有磁化信息的标尺。用不导磁 的金属做尺基，或者采用在钢材表面上镀上一 层抗磁材料，在尺基表面均匀地涂敷一层厚度 为 0.10～0.20mm的磁性薄膜，常用的是Ni－ CO－P合金，然后用录音磁头沿长度方向按一 定的激光波长录上磁性刻度线。磁尺的断面和 磁化图形如图3.8所示，在N与N，S与S相重叠 的部分磁感应强度最强，但极性相反。
.
4
3.2 磁栅传感器
图3.9 动态磁头外形
3.10 动态磁头读取信号原理图
1—磁头 2—磁性涂层
3—读取的信号
.
5
3.2 磁栅传感器
（2）静态磁头
静态磁头又称磁 通响应式磁头， 它在磁头、磁栅 间没有相对运动 的情况下也有信 号输出 。
图 3.11 静态磁头外形及企读取信号原理
1—磁头 2—磁性涂层 3—读取的信号
.
2
3.2 磁栅传感器
2.磁头 磁栅上的磁信号由读取磁头读出。 按读取信号方式，磁头可分为动态磁
头与静态磁头两类。
.
3
3.2 磁栅传感器
（1）动态磁头 动态磁头又称速度响应式磁头，它
只有一组输出绕组，只有当磁头与磁栅 有相对运动时，才有信号输出。运动速 度不同，输出信号的大小也不同，静止 时就没有信号输出，故不适用于长度测 量。常见的录音机信号取出就属此类。
.
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3.2 磁栅传感器
2.鉴幅方式
当以同相的励磁信号激励时，其输 出信号如下
e1E1si ntsin 2X
（3—6）
e2E2si ntco2sX
（3—7）
它们是两个幅值与磁头位置x成比例的信号，
经过类似的电路处理，通过测量它的幅值来读
出x值，这种方式称为鉴. 幅方式。
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3.2 磁栅传感器
3.2.4 磁栅传感器的应用
图 3.13磁栅测长仪电气原理框图
.
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个人观点供参考，欢迎讨论！
e1E1si ntco2sX
（3—3）
e2E2costsin2X
（3—4）
x——磁头在一个波长λ范围内的位置状态；
ω——输出信号的角频率. 。
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3.2 磁栅传感器
可以令E1=E2=E，将两个磁头的输出 信号在求和电路内相减，则得
eEsint(2X)
（3—5）
式（3—5）表明，输出信号是一个幅值 不变、相位与磁头的位置状态有关的信号。 读出输出信号的相位，就可以确定磁头的位 置，这种方式称为鉴相方式。
.
6
3.2 磁栅传感器
3.磁信号的录制 把基准电信号通入记录磁头，在磁
栅工作面上的一定长度上记录一个正弦 波，连续进行下去就可得到栅状磁化图 形。
.
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3.2 磁栅传感器
3.2.2 磁栅传感器的工作原理
图 3.12 静态磁头磁栅. 传感器的工作原理
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3.2 磁栅传感器
3.2.3 磁栅传感器的信号处理 分为鉴相方式和鉴幅方式两种。 1.鉴相方式 两个磁头的输出信号分别为
3.2.1 磁栅传感器的结构 磁栅传感器由磁尺、磁头、和检测电路组成。ຫໍສະໝຸດ 图3.8 磁栅传感器示意图
1—尺基体 2—抗磁镀层 .3—磁性涂层 4—磁头 5—控制电路
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3.2 磁栅传感器
1.磁尺
磁尺是一种有磁化信息的标尺。用不导磁 的金属做尺基，或者采用在钢材表面上镀上一 层抗磁材料，在尺基表面均匀地涂敷一层厚度 为 0.10～0.20mm的磁性薄膜，常用的是Ni－ CO－P合金，然后用录音磁头沿长度方向按一 定的激光波长录上磁性刻度线。磁尺的断面和 磁化图形如图3.8所示，在N与N，S与S相重叠 的部分磁感应强度最强，但极性相反。
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3.2 磁栅传感器
图3.9 动态磁头外形
3.10 动态磁头读取信号原理图
1—磁头 2—磁性涂层
3—读取的信号
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3.2 磁栅传感器
（2）静态磁头
静态磁头又称磁 通响应式磁头， 它在磁头、磁栅 间没有相对运动 的情况下也有信 号输出 。
图 3.11 静态磁头外形及企读取信号原理
1—磁头 2—磁性涂层 3—读取的信号
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3.2 磁栅传感器
2.磁头 磁栅上的磁信号由读取磁头读出。 按读取信号方式，磁头可分为动态磁
头与静态磁头两类。
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3.2 磁栅传感器
（1）动态磁头 动态磁头又称速度响应式磁头，它
只有一组输出绕组，只有当磁头与磁栅 有相对运动时，才有信号输出。运动速 度不同，输出信号的大小也不同，静止 时就没有信号输出，故不适用于长度测 量。常见的录音机信号取出就属此类。
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3.2 磁栅传感器
2.鉴幅方式
当以同相的励磁信号激励时，其输 出信号如下
e1E1si ntsin 2X
（3—6）
e2E2si ntco2sX
（3—7）
它们是两个幅值与磁头位置x成比例的信号，
经过类似的电路处理，通过测量它的幅值来读
出x值，这种方式称为鉴. 幅方式。
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3.2 磁栅传感器
3.2.4 磁栅传感器的应用
图 3.13磁栅测长仪电气原理框图
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个人观点供参考，欢迎讨论！
e1E1si ntco2sX
（3—3）
e2E2costsin2X
（3—4）
x——磁头在一个波长λ范围内的位置状态；
ω——输出信号的角频率. 。
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3.2 磁栅传感器
可以令E1=E2=E，将两个磁头的输出 信号在求和电路内相减，则得
eEsint(2X)
（3—5）
式（3—5）表明，输出信号是一个幅值 不变、相位与磁头的位置状态有关的信号。 读出输出信号的相位，就可以确定磁头的位 置，这种方式称为鉴相方式。
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3.2 磁栅传感器
3.磁信号的录制 把基准电信号通入记录磁头，在磁
栅工作面上的一定长度上记录一个正弦 波，连续进行下去就可得到栅状磁化图 形。
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3.2 磁栅传感器
3.2.2 磁栅传感器的工作原理
图 3.12 静态磁头磁栅. 传感器的工作原理
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3.2 磁栅传感器
3.2.3 磁栅传感器的信号处理 分为鉴相方式和鉴幅方式两种。 1.鉴相方式 两个磁头的输出信号分别为