位移检测装置
位移检测装置在工业生产中的应用
三 、加 热 炉 区域
当钢坯通过入炉辊道停在炉 前Ｖ Ｉ 标位 炉 升起
时 ，装 钢机 对 钢 坯进 行 推 正后 ， ｝ 升片『 ｊ ｉ 『 进送 至 炉 内 ，
使钢坯架于步进梁上 ，并下降到位后退 至装钢机后退极 限。在此过程 中，装钢机的升 降位置榆洲 南电感式接近 开关控制 。而装钢机 的进 退 绝对值 编码器 和接 近
返 同低 位 ，电机停 止 运转 ，头部 去 毛 刺 动作 完 成
唐钢 １ ７ ｏ ｏ ￣ Ｌ ， 钢生产线从 １ ＃ 机和２ ≠ ｝ 机开始铸坯 ，通过 加热炉加热后 ，板坯过粗扎 、精轧 、卷 曲等Ｔ艺后完成 热板 的生产 。连铸 区域主要负责将２ ≠ ｝ 及３ ≠ ｝ 精炼 的钢水铸 成钢坯并切割后运送至加热炉 。步进式加热炉区域负责 将连铸生产的钢坯加热并送至粗轧 ，钢坯传送涉及的设 备主要有装钢机 、步进梁及 出钢机 ，在 电气控制片面关 于距 离的测量就显得尤为重要 。下面 ，以连铸及加热炉 区域为例 ，简述这几种检测装置的应用 。
开关 共 同进 行位 置 检 测 ，在 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７ 中对 钢 推 Ｊ 卜 Ｊ 、 走 行 程 、装 钢 机 送钢 应 走 总行 程 、装钢 机 减 速 差数 据进 赋
这种情况 ，需立即在Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７ 中改用扇形段编码器测量板 坯 长度 。或者编写Ｆ Ｃ，根据定尺与实际长度 的偏 差 ， 调整修正参数 ，均可达到理想的工艺要求。当板坯拉出 扇形段完成定尺切割后 ，必须在线去除由于火焰切割在 铸坯切面下方产生 的融渣 、毛刺 ，然后通过辊道直接输 送进入热轧加热炉 。
８Ｋ２
二 、连 铸 区域
我 厂采 用Ｐ Ｌ Ｃ 为西 门子 Ｓ ７ — ４ ０ ０ 型 ，连铸 １ ＃机 和２ ＃机负责牛产 １ ７ ０ ０ 所需 的板坯 ，大包钢水通过 中间罐 车 流人结晶器及扇形段 ，经铸造及冷却工艺后按照规格在 火切机处切割成相应长度 的板坯。板坯的长度 南测量辊 编码 器榆测 ，同时 ，扇形段 中２ ＃、３ ＃、６ ＃段 均设有 编码器 。由于测量辊有时与板坯接触不 良导致丢转 ，产
拉线位移传感器原理
拉线位移传感器原理
拉线位移传感器是一种测量线性位移的装置。
它基于拉力原理，通过测量受力物体上的拉力来确定物体的位移。
该传感器由两个主要部分组成：一个固定的支撑结构和一个可移动的测量物体。
支撑结构通常由坚固的材料制成，并能够承受一定的拉力。
测量物体通常是一个绳子、电缆或者弹簧等。
当外力作用于测量物体时，它会发生位移，从而引起测量物体与支撑结构之间的拉力变化。
当测量物体发生位移时，它上面施加的拉力也会相应变化。
拉线位移传感器通过测量这个拉力的大小来确定位移的大小。
一种常用的测量方法是使用应变片，它可以将拉力转化为电信号。
应变片通常固定在测量物体的一侧，当物体发生拉伸时，应变片也会发生形变，从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体的位移。
另一种常用的测量方法是使用光电传感器。
在测量过程中，测量物体上通常会安装一个反光标记。
光电传感器会发射一束光束，当光束照射到反光标记上时，会被反射回传感器。
通过检测反射光的强度变化，可以确定物体的位移大小。
拉线位移传感器具有简单、灵敏、可靠等优点，广泛应用于工业自动化、机械制造和航天航空等领域。
它能够精确测量物体的位移，并将其转化为电信号输出，方便与其他设备进行数据处理和控制。
位移传感器原理
位移传感器原理1 移位传感器移位传感器，也称位移传感器，是一种用于测量位移的自动测量装置。
它可以直接将物体的位移信号转换为可读的信号，如电位、电流或电压，从而可以实现对物体的自动测量、控制或记录。
移位传感器的工作原理，是利用传感器本身的变换特性，将物体发生的相对位移变换到电信号输出。
2 移位传感器的原理移位传感器工作原理是，当测量物体或机械设备发生位移时，会受到一个力；当它接收到力信号时，会产生一定程度的变化，从而导致其物理参数的变化，这种变化可以转换为电信号。
而这种转换又可以分为静态转换和动态转换。
静态转换是指，当机械设备及物体的位移稳定时产生的电信号，它又称为饱和模数转换。
动态转换是考虑到物体及机械设备位移变化而产生的电信号，它又称为运动模数转换。
移位传感器的结构不同，物理参数的变化也会不同，主要分为电位计、滑稽计、变压器等。
电位计的工作原理是利用介质的变化引起其电压节点位置变化而发出场效应；而滑稽计的工作原理是通过流体的变化而变化其滑动阻尼的位置而发出应力；而变压器的工作原理是通过流体及磁体的变化而改变其磁场耦合度而发出电压。
移位传感器在实际应用中非常广泛，可用于测量、控制、检测、记录等多种用途，比如测量车辆速度、液位高度、机器运行位置等。
3 选择移位传感器在选择移位传感器时，需要根据使用条件和工作要求，正确选择位移传感器类型和规格，以保证其工作可靠。
首先，应确定测量的范围，如位移的大小及测了的次数，以选择最合适的设备。
其次，要考虑使用环境参数，如温度、湿度、灰尘程度和震动等，以确定适当的移位传感器。
最后，对传感器仪表的特性参数，如检测精度、响应速度、误差等，都要考虑到。
正确选择移位传感器是保证使用可靠性和绝对可靠性的前提。
浅谈激光在道岔尖轨位移的监测装置
浅谈激光在道岔尖轨位移的监测装置1研究背景地铁高速、高密度行车线路不断增加，使得道岔线路应用更多、更广、更复杂。
道岔是轨道设备的重要组成部分，它具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，所以其工作状态好坏是决定列车能否正常运行的重要因素之一。
目前广州地铁折返道岔使用频率之高，运行高峰时道岔尖轨操动达到1次/2分钟，这对道岔日常保养提出了更高的要求。
道岔尖轨位移监测装置的研究就是为道岔的日常使用、保养提供有力的技术保障。
道岔与列车接触最直接、最关键、最薄弱的部位是尖轨尖部。
开展道岔尖轨状态实时监测系统的研制，可以对道岔的工作过程及位置状态及时检测，为技术人员提供实时的可靠判据，并做出相应正确的安全措施。
同时根据检测数据，可以间接反应转辙机的运动工况和部分故障。
最后监测数据在转辙机故障检测、道岔维修计划安排和道岔安装调试中也具有借鉴和应用价值。
作为地铁非常重要的关键部件，一直以来，相关专家都做了相当系统深入的研究。
总体方向有几个方面，且有部分相关设备。
如表1所示：首先国内的这些现有产品基本都是通过监测转辙机的相关参数，从而间接的监测道岔的运行工况。
这就要受转辙机表示杆间隙调整的影响。
但是要保障列车安全运行，就必须选择最能代表牵引点间隙变化的部位。
道岔与列车接触最直接、最关键、最薄弱的部位是尖轨尖部。
直接检测尖轨与基本轨间的间隙，可不受转辙机表示杆缺口间隙调整的影响，对应关系更加准确。
其次虽然接触式测量不需要考虑电磁环境干扰，简化测量机构。
但它只能对尖轨密贴是否“到位”给出“通”与“不通”的“开关”信号，不能反映密贴时间隙的连续变化、变动幅度和频率。
而且作为接触式测量，必然会有机械磨损，使用一定时间后影响检测精度。
同时还有接触的感应型传感器线性检出范围一般小于10mm，用于检测密贴变化尚可，但是检测斥离和转辙过程则量程不够。
分析前面所提各类型应用监测方法、监测对象的监测设备，监测的指标基本都是静态物理量测量。
数控机床位置检测装置分类
数控机床位置检测装置分类数控机床检测装置的种类许多。
若按被测量的几何量分，有回转型（测角位移）和直线型（测线位移）；若按检测信号的类型分，有数字式和模拟式；若按检测量的基准分，有增量式和肯定式。
如表1所示。
对于不同类型的数控机床，因工作条件和检测要求不同，可采纳不同的检测方式。
表1 位置检测装置分类1．增量式与肯定式1）增量式检测方式增量式检测方式单纯测量位移增量，移动一个测量单位就发出一个测量信号。
其优点是检测装置比较简洁，任何一个对中点均可作为测量起点；缺点是对测量信号计数后才能读出移距，一旦计数有误，此后的测量结果将全错；同时发生故障时（如断电、断刀等）不能再找到事故前的正确位置，事故排解后，这时必需将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。
2）肯定式测量方式肯定式测量方式中，被测量的任一点的位置都以一个固定的零点作基准，每一被测点都有一个相应的测量值。
这样就避开了增量式检测方式的缺陷，但其结构较为简单。
2．数字式与模拟式1）数字式测量方式数字式检测是将被测量单位量化以后以数字形式表示，测量信号一般为电脉冲，可以直接把它送到数控装置进行比较、处理。
数字式检测装置的特点是：（1）被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示和处理；（2）测量精度取决于测量单位，与量程基本无关；（3）检测装置比较简洁，脉冲信号抗干扰力量强。
2）模拟式测量方式模拟式检测是将被测量用连续的变量来表示，如用相位变化、电压变化来表示。
主要用于小量程测量。
它的主要特点是：（1）直接对被测量进行检测，无需量化；（2）在小量程内可以实现高精度测量；（3）可用于直接检测和间接检测。
3．直接测量与间接测量1）直接测量对机床的直线位移采纳直线型检测装置测量，称为直接检测。
其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的影响。
但检测装置要与行程等长，这对大型数控机床来说，是一个很大的限制。
2）间接测量对机床的直线位移采纳回转型检测元件测量，称为间接测量。
磁性位移传感器原理
磁性位移传感器原理磁性位移传感器是一种能够测量和检测物体位移的装置，广泛应用于工业自动化、航空航天等领域。
它利用磁性材料的特性以及磁场的变化来测量位移，具有高精度、高灵敏度和快速响应等优点。
磁性位移传感器的工作原理可以分为两种类型：差压式和同轴式。
差压式磁性位移传感器主要由两块磁性材料组成，一块固定在底部，称为定子；另一块与被测物体连接并受到位移的影响，称为游子。
两块磁性材料之间形成一个气隙。
当游子受到位移作用力时，会在气隙中产生磁场的变化。
磁场变化通过磁传感器侦测，进而测量位移。
具体来说，当游子受到位移力时，气隙的气压会发生变化，从而产生磁场的变化。
这种磁场变化被磁传感器探测到，并转化为电信号输出。
同轴式磁性位移传感器由一个内部永磁体和一个外部线圈组成。
内部永磁体固定不动，外部线圈与被测物体连接并受到位移的影响。
当外部线圈受到位移力作用时，会改变线圈中的磁感应强度。
通过测量线圈中电压或电流的变化，即可确定位移的大小。
具体来说，当外部线圈受到位移力作用时，磁感应线产生变化，进而在线圈中感应出电动势，通过测量电动势的变化，即可获得位移的信息。
磁性位移传感器具有以下特点：1. 高精度：磁性位移传感器具有高精度的测量能力，精度可以达到亚微米级别，满足了许多精密测量的需求。
2. 高灵敏度：磁性位移传感器对位移的响应速度非常快，具有高灵敏度的特点。
它能够实时监测被测物体的微小位移，并迅速反馈给控制系统。
3. 非接触式：磁性位移传感器通过磁场的变化来测量位移，其测量原理基于非接触式的工作方式。
这种工作方式避免了与被测物体直接接触，减少了使用过程中的摩擦和磨损，提高了传感器的使用寿命。
4. 适应性强：磁性位移传感器适用于各种环境下的位移测量，包括高温、低温、高压和恶劣的工作环境。
它们具有良好的抗干扰性和抗振动性能。
总之，磁性位移传感器通过测量磁场的变化来实现对位移的测量，具有高精度、高灵敏度和快速响应等优点。
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07.11.2020
一、旋转变压器（角位移检测元件）
旋转变压器是一种角度测量元件，它是 一种小型交流电机。在结构上与两相绕组式 异步电动机相似，由定子和转子组成，定子 绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的 副边。激磁电压接到定子绕组上，激磁频率 通常为400H、500H、1000H、3000H、5000H， 其结构简单、动作灵敏，对环境无特殊要求， 维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强， 工作可靠。
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莫尔条纹的形成
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特点： ● 由于光栅的刻线可以制作十分精确，同时莫尔 条纹对刻线局部误差有均化作用，因此，栅距误差 对测量精度影响较小。也可采用信号。 ● 在检测过程中，标尺光栅与指示光栅不直接接 触，没有磨损，因而精度可以长期保持。 ● 光线刻线要求很精确，两光栅之间的间隙及倾 斜角都要求保持不变，制造调试比较困难。光学系 统易受外界的影响产生误差，同时又有灰尘、油、 冷却液等污物的侵入，易使光学系统变质。
透射光栅 反射光栅Fra bibliotek透射光栅：采用经磨制的光学玻璃或在玻璃表面感光
材料的涂层上刻成光栅线纹。
特 点：光源可以采用垂直入射光，光电元件直接
接受光照。因此信号幅值比较大，信噪比
好。光电转换器结构简单， 如 线性密度
200线/mm。
缺 点：玻璃易破裂，热胀系数与金属部件不一
致，影响测量精度。
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式中 K—变压比（K=N1/N2为定子、转子绕组的匝数） Um—励磁最大电压 —励磁电压角频率 —转子与定子相对角位移，当转子磁轴与定子磁
轴垂直时，=0；当转子磁轴与定子磁轴平行时，=90。
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二、感应同步器
工作原理：
利用电磁耦合原理，将位移或转角变成电信
号（极为普遍）。即使滑尺与定尺相互平行，并
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工作原理： 输入电压 定子绕组
u1=Um sint
u1=Um sint
u1=Um sint
1
u2
=0
u2
=1
u2
=90
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设加到定子绕组的励磁电压为U1=Umsint，通 过电磁耦合，将在转子绕组中产生的感应电压为
U2 = K U1sin = K Um sint sin
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磁尺测量装置的组成和工作原理：
磁性标尺是在非导磁材料如铜、不锈钢、玻璃或其他合金材 料的基体上，用涂敷、化学沉积或电镀的一层10～20um的导磁 材料（Ni-Co或Fe-Co合金），在它的表面上录制相等节距周期 变化的磁信号。磁信号的节距一般为0.05、0.1、0.2、1mm。 为了防止磁头对磁性膜的磨损，通常在磁性膜上涂一层厚1～ 2mm的耐磨塑料保护层。磁头是进行磁电转换的变换器，它把 反映空间位置的磁信号输送到检测电路中去。
普通录音机上的磁头输出电压幅值与磁通变化率成比例， 属于速度响应型磁头。根据数控机床的要求，为了在低速运动和 静止时也能进行位置检测，必须采用磁通响应型磁头。
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特点：对使用环境的条件要求较低，对周围磁
场的抗干扰能力较强，在油污、粉尘较
多的地方使用有较好的稳定性。
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反射光栅： 光栅和机床金属部件的线膨胀系数一致，
接长方便。也可用钢带做成长达数米的长光栅。 缺 点：为了使反射后的莫尔系数反差较
大，每毫米内线纹不宜多，常用 4、10、25、40、50线/mm。
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工作原理：
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若标尺光栅和指示光栅的栅距相等，指示光栅在 其自身平面内相对于标尺光栅倾斜一个很小的角度， 两块光栅的刻线就会相交。当灯光通过聚光镜呈平行 光线垂直照射在标尺光栅上，在两块光栅线相交的钝 角平分线上，出现明暗交替、间隔相等的粗短条纹， 称之为横向莫尔条纹。
保持一定的间距。向滑尺通以交流激磁电压，则
在滑尺中产生激磁电流，绕组周围产生按正弦规
律变化的磁场，由电磁感应，在定尺上感出感应
电压，当滑尺与定尺间产生相对位移时，由于电
磁耦合的变化，使定尺上感应电压随位移的变化
而变化（相同频率）。
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定尺绕组产生感应电动势原理图
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三、脉冲编码器（角位移检测元件） 1、增量式脉冲编码器
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2、绝对式脉冲编码器
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四、光栅 组成： 标尺光栅：安装在机床的移动部件上 相互平行 指示光栅：安装在机床的固定部件上
它们之间保持0.05mm或0.1mm的间隙。
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分类：
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五、磁栅
磁栅又称磁尺，是一种采用电磁方法记录磁波 数目的位置检测装置。
组成： 磁性标尺、磁头和检测电路
利用录磁的原理将一定周期变化的方法，正弦 波或脉冲电信号，用录磁磁头记录在磁性标尺的磁 膜上，作为测量的基准。检测时，用拾磁磁头将磁 性标尺上的磁信号转换成电信号，经过检测电路处 理后，用以计量磁头相对磁尺之间的位移量。