磁栅式传感器(行业内容)

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三、磁栅式传感器应用
1．磁栅测量系统
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2．应用实例
磁尺
磁栅在磨床测长系统中的应用
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课件优选
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磁尺 固定孔
磁栅的外形及结构图
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接 信 号 处 理 电 路
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2．磁栅的类型
同轴形
长磁栅 （测量直线位移）
带形 尺形
圆磁栅 （测量角位移）
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1－磁头 2－磁栅 3－屏蔽罩 4－基座 5－软垫
圆课磁件优栅选
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磁头 磁尺
磁课栅件外优选观图
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二、磁栅传感器的工作原理
1．基本工作原理
磁头与磁 尺相对运 动时的输 出波形
2x
W
)
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鉴相型磁栅传感器的原理框图
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（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 ：
E1＝ Em
cos
2x
W
E2
Em
sin
2x
W
与光栅的信号辨向、细分一致。
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鉴幅型磁栅传感器的原理框图
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磁栅传感器示意图
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1．基本工作原理
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。
磁栅传感器工作原理动画演示
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1．基本工作原理
磁栅传感器由磁栅（简 称磁尺）、 磁头和检测电 路组成。 磁尺是用非导磁 性材料做尺基， 在尺基的 上面镀一层均匀的磁性薄膜， 然后录上一定波长的磁信号 而制成的。 磁信号的波长 （周期）又称节距， 用W 表示。 磁信号的极性是首 尾相接， 在N、 N重叠处为 正的最强， 在S、S重叠处 为负的最强。 磁尺的断面 和磁化图形如图所示。
磁栅位移传感器工作时，磁头相对于磁栅有一定的相对位置， 通过读取磁栅的输入输出感应电动势相位差即可把磁栅上的磁信号读 出来，这样就把被测位移转换成电信号。
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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。
1－磁尺； 2－尺基； 3－磁性薄膜； 4－铁心； 5－磁头
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静态磁头
双磁头结构
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（1）鉴相方式
鉴相处理方式就是利用输出信号的相位大小来反映磁头的位移量或与 磁尺的相对位置的处理方式。将第二个磁头的电压读出信号移相 900，两磁头的输出信号则变为：
E1'＝Em
cos
2x
W
•
sin
t
E2'
Em
sin
2x
W
• cost
将两路输出相加，则获得总输出：
E＝Em
sin(t
磁头输出的电势信号经检波，保留其基波成分，可用下式表示：
E
Em
cos
2 x
W
•
sin
t
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Em－感应电势的幅值 W－磁栅信号的节距
x－机械位移量 11
2．信号处理方式
当两只磁头励磁线圈加上同一励磁电流时，两磁头输出绕组的 输出信号为：
E1
Em
cos
2x
W
•
s in t
E2
Em
sin
2x
W
• sint
磁栅式传感器
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1
磁栅式传感器结构和分类
2
磁栅传感器的工作原理
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磁栅式传感器应用
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2
一、磁栅式传感器结构和分类
磁栅式传感器主要由磁栅(简称磁尺)和磁头两部分组成。磁栅 上刻有等间距的磁信号，它是利用磁带录音的原理将等节距的周期变 化的信号（正弦波或者矩形波）用录磁的方法记录在磁性尺子或者圆 盘上而制成的。
2x
式中：
W
2x
－机械位移相角，
W
x
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2．信号处理方式
双磁头是为 了识别磁栅的移 动方向而设置的， 其结构如图所示。 两 磁 头 按 (m±1 ／ 4)λ 配 置 （ m 为 正整数），它们 的输出电压分别 是U1、U2。
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双磁头结构
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2．信号处理方式
为增大输出， 实际使用时常采 用多间隙磁头。 多间隙磁头的输 出是许多个间隙 磁头所取得信号 的平均值，有平 均效应作用，因 而可提高测量精 度。