第六章 位置检测技术
《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
第六章 自动检测技术应用举例
自动检测技术
四、键盘、显示与打印
为了节省I/O口，本测量仪采用3×4的矩阵式键盘，它由 行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。采用函数 char key(chart)实现对键盘的查询与结果的返回。 显示采用液晶图形显示器，它具有低压、微功耗、寿命长、 无辐射等特点，是目前流行的显示方法。本测量仪选用香 港精电公司的MGLS19264，液晶显示驱动控制套件为 HD61203U、HD61202U。 打印机采用荣达MP系列微型打印机，它具有串行/并行打 印接口，并口采用26线针型扁平电缆插座，与标准并行口 Centyonics兼容，可直接由单片电感传感器中两个线圈的阻抗（线圈电感L与电 阻r的等效阻抗），另外两臂为电源变压器次级线圈的两半绕组（每半 绕组的电势为u）。输出电压 u sc为：
1 2
usc
Z1 Z 2 u Z1 Z 2
自动检测技术
当电感传感器的铁芯处于中间位置时，两线圈的阻抗相等，即, Z1 Z 2
sc
则，
＝0，电桥处于平衡状态，无输出电压。当测杆上升时，上线圈阻抗增加， u
即
Z,1下线圈阻抗减少，即 Z Z
，则有： Z2 Z Z
Z u sc u Z
当测杆下降同样位移时，上述变化相反，有：
Z u sc u Z
自动检测技术
由测量电桥输出的测量信号是一个交流电压信号，此信号经过交流放 大器放大后，其幅度与传感器测杆的位移成正比，但无法判断测杆是 上升还是下降，也就是无法知道被测尺寸具有正偏差还是负偏差。为 了判断信号的相位（方向），在交放之后、直放之前加一级相敏检波 器输出的直流缓变信号，再经一级直流放大，得到A/D转换器所需的直 流电压。其原理框图如图6-4所示。
第六章 检验和技术测量的规程及原则
6．2 检验和测量的基本原则
一、测量方法的选择原则
测量方法主要根据测量目的，生产批量， 被测件的结构、尺寸、精度特征，以及 现有计量器具的条件等来选择，其选择 原则是：
x x0
2．测量误差的表示方法 (1)绝对误差δ
绝对误差是测量结果与其真值差。由于测 量结果可大于或小于真值，因此绝对误差可 能是正值或负值。
(2)相对误差相对误差，是测量的绝对误差δ与其 真值之比，由于被测量的真值是不可知的， 实际中以被测几何量的量值代替真值进行估 算。相对误差是无量纲的数值，通常用百分 数表示。
1．在工序间检验时，测量基准面应与工艺基准面-致 2．在终结检验时，测量基准面应与装配基准面-致。
二、定位方式的选择原则
• (1)对平面可用平面或三点支撑定位； • (2)对球面可用平面或V形铁定位； • (3)对外圆柱表面可用V形块或顶尖、三爪卡盘定
位；
• (4)对内圆柱表面可用心轴、内三爪卡盘定位。
• 机械产品的质量检验依据是有关国家标准、设计图样和制造工艺艺，制订出检验操 作指导书，指导检验人员对产品质量进行合格性检验。
国家标准按性质可分为以下4种
1．基础标准
• 基础标准包括：通用技术语言标准(如名词 术语、标志标记、符号、代号和制图等)； 精度与互换性标准(如形状和位置公差、表 面粗糙度、极限与配合等)；系列化和配套 关系标准(如标准长度、直径和优先数与优 先数系等)；结构要素标准(如中心孔、锥度 和T形槽等)。此外，还有工艺标准、材料标 准等。
• 按生产流程顺序分为以下几类。
第六章位置检测技术
如果光栏板上两条夹缝中的信号分别为A和B，相
位相差90°，通过整形，成为两个方波信号，光电
编码盘的输出波形如图6-7所示。根据A和B的先后
顺序，即可判断光电盘的正反转。若A相超前于B相，
对应转轴正转；若B相超前于A相，则对应于轴反转。
若以该方波的前沿或后沿产生记数脉冲，可以形成
代表正向位移或反向位移的脉冲序列。除此之外，
编 码
即具有断电记忆力功能。
器
图6-8 接触式码盘
第六章 位置检测技术
2.2 编码器在数控机床中的应用
第 二 节
光
电
编
码
器
位移测量
1
2 主轴控制
测速 3
零标志脉冲用于 回参考点控制
4
第六章 位置检测技术
3.1 光栅尺的结构及工作原理
第 三
光栅尺的结构组成
节
光
电
尺
数控机床中用于直线位移检测的光栅尺有透射光栅和反射光栅两大类 。
小的角度b，两光栅线纹相交，形成透光
和不透光的菱形条纹，这种黑白相间的条
纹称为莫尔条纹。莫尔条纹的传播方向与
光栅线纹大致垂直。两条莫尔条纹间的距 离为p，因偏斜角度b很小，所以有近似公
图6-11 光栅尺工作原理
式 当工作台正向或反向移动一个栅距l时，莫尔条纹向
上或向下移动一个纹距p，莫尔条纹经狭缝和透镜
和
磁
栅
尺
图6-9 光栅尺外观示意图 1—光栅尺；2—扫描头；3—电缆
图6-10 透射光栅组成示意图
第六章 位置检测技术
3.1 光栅尺的结构及工作原理
第 三
光栅尺的工作原理与特点
节
光
电
确定地物位置的测量方法与技巧
确定地物位置的测量方法与技巧在现代科技高度发达的时代，我们对于地理信息的获取和利用变得更加便捷和精确。
无论是建筑工程还是地理勘测，确定地物位置的测量方法和技巧都至关重要。
本文将介绍几种常见的测量方法和技巧，帮助读者更好地理解和应用。
一、全球卫星导航系统（GNSS）全球卫星导航系统是一种通过卫星信号测量地理位置的方法。
它利用一组分布在不同地方的卫星通过信号传输和接收来测量位置。
最著名的GNSS系统是美国的GPS（Global Positioning System）。
GPS接收器可以接收到来自多颗卫星的信号，通过计算信号的传输时间和接收时间之间的差异，进而确定接收器的位置。
除了GPS，还有俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗导航系统等。
然而，在使用GNSS系统的时候，我们需要注意信号的干扰和遮挡。
例如，在城市中高楼大厦的群集可能影响卫星信号的接收。
此外，在室内使用GNSS设备时，墙壁、屋顶等结构也可能减弱或阻拦卫星信号。
因此，在使用GNSS系统时，我们需要寻找开阔的场地，以获得更准确的定位结果。
二、地面测量仪器除了全球卫星导航系统，地面测量仪器也是确定地物位置常用的方法之一。
传统的测量仪器有经纬仪、水平仪和测距仪等。
经纬仪是一种用来测量地球上某一点的经度和纬度的仪器。
它可以通过仪器上的刻度和望远镜来确定位置。
水平仪是一种测量水平线的工具，它可以用来测量地面的平坦度。
通过将水平仪放置在地面上，我们可以确定地物所处的平面位置。
测距仪是一种用来测量距离的工具。
传统的测距仪通常使用测视杆和三角测量方法来确定距离。
测距仪上标有刻度，在测量时，我们需要通过观察指针和刻度来确定距离。
然而，在如今的现代测量中，激光测距仪已经成为一种更加精确且方便使用的工具。
激光测距仪通过发射激光束并测量反射时间来确定物体距离，大大提高了测量的精确性和效率。
三、无人机测量技术随着科技的不断发展，无人机的使用日益普及。
GPS测量定位技术
第二节 GPS定位网的布设
三、GPS网的联测设计
为此，联测点应是下列几种点之一： （1）测区内现有的最高等级的常规地面控制点； （2）地方坐标系中控制网定位、定向的起算点； （3）联接国家坐标系和地方坐标系的联接点；
（4）水准点。
中南大学国土与测绘工程系《大地测量学基础》
3．GPS网中水准点的选择和分 布
GPS网一般是求得测站点的三维坐标，其中高程为大地 高，而实际应用的高程系统为正常高系统。为此，通常是 在GPS网中施测或重合少量的几何水准点，用数值拟合 法（多项式曲面、拟合或多面函数拟合）拟合出测区的似 大地水准面，继而内插出其它GPS点的高程异常，再求 出其正常高。
中南大学国土与测绘工程系《大地测量学基础》
第一节 建立GPS控制网的技术依据
一、GPS点的密度
试验表明，在静态相对定位环境下进行载波相位测量， 对于3000km以内的站间距离D，可以达到（5mm+108D）的精度，三维位置精度能够达到 ±3cm 。因此，以 载波相位观测量为根据的静态相对定位，是建立GPS控 制网的基本方式。《规范》中的各项规定，就是针对这 一基本方式做出的。
中南大学国土与测绘工程系《大地测量学基础》
第二节 GPS定位网的布设
三、GPS网的联测设计
GPS卫星定位所测得的点位坐标，属于WGS－ 84世界大地测量坐标系。为了将它们转换成国家或 地方坐标系，在设计GPS定位网时，一定要考虑联 测一定数量的常规控制点和基准点。
中南大学国土与测绘工程系《大地测量学基础》
中南大学国土与测绘工程系《大地测量学基础》
第一节 建立GPS控制网的技术依据
二、测量作业基本技术规定 GPS测量的仪器和方法与常规测量的仪
第六章路面平整度检测
第五节 T0934-2008车载式激光平整度仪法
一、目的与适用范围
1、本方法适用于各类车载式激光平整度仪在新、改建路面工程 质量验收和无严重坑槽、车辙等病害及无积水、积雪、泥浆 的正常通车条件下连续采集路段平整度数据。
2、本方法的数据采集、传输、记录和处理分别由专用软件自动 控制进行。
二、仪具与材料
连续式平整度仪
公路连续式八轮平整度仪
第三节 T0932-2008连续式平整度仪法
三、方法与步骤 1、准备工作 （1）选择测试路段路面测试地点：当为施工过程中质量检测需
要时，测试地点根据需要决定；当为路面工程质量检查验收 或进行路况评定需要时，通常以行车道一侧车轮轮迹带作为 连续测定的标准位置；对旧路已形成车辙的路面，取一侧车 辙中间位置为测定位置。当以内侧轮迹带（IWP）或外侧轮 迹带（OWP）作为测定位置时，测定位置距车道标线80100cm。 （2）将连续式平整度仪置于测试起点上。 （3）在牵引汽车的后部，将平整度的挂钩挂上后，放下测定轮， 启动检测器及记录仪，随即启动汽车，沿道路纵向行驶、横 向位置保持稳定，并检查平整度检测仪表上测定数字显示、 打印、记录的情况。速度应均匀，速度宜为5km/h,最大不得 超过12km／h。 2、在测试路段较短时，亦可用人力拖拉，但拖拉时应保持匀速 前进。
第五节 T0934-2008车载式激光平整度仪法
⑷进入测试路段后，测试人员启动系统的采集和记录程序， 在测试过程中必须及时准确地将测试路段的起终点和其他需 要特殊标记的位置输入测试数据记录中。 ⑸当测试车辆驶出测试路段后，测试人员停止数据采集和记 录，并恢复仪器各部分至初始状态。 ⑹检查测试数据文件，文件应完整，内容应正常，否则需要 重新测试。 ⑺关闭测试系统电源，结束测试。 四、计算 激光平整度仪采集的数据是路面相对高程值，应以100m为计 算区间长度用IRI的标准计算程序计算IRI值，以m/km计。
位置的测量
位置的测量
位置的测量是现代运动控制系统技术中的基础部分。
如果没有包括旋转坐标或直线坐标的坐标系统，那么就很难在空间定义一个运动控制系统。
对于直线坐标上的位移，可采用能直接测量直线位移的传感器（如直线编码器和直线同步感应器）。
对于旋转坐标来说，位置的变化一般以角度表示，采用可测量角度的传感器，这些都属于所谓直接测量的范畴。
但是在运动控制系统中，直线位移大多由旋转运动转换而来，或者可以转换为旋转运动，其位置（位移）的测量可使用角度传感器，直线位置和位移通过对角度的换算而得到，这样的测量称为间接测量。
在运动控制系统中常用的位置传感器有电位器、旋转和直线光电编码器、旋转变压器等。
这些传感器的简要特点如表12.1所示。
伺服系统中的位置检测技术ppt.
一、伺服系统 二、光电编码器 三、总结与体会
伺服系统
定义：以物体的位置、方位、姿势等作为被 控量，使之能跟踪目标值任意变化的 控制系统；
（使输出量能够以一定的准确度跟随输入量的变化而变化的系统） （数控机床的伺服系统指以机床移动部件位置和速度作为控制量的自动控制系统）
else --temp<=data1; temp:=data1; if data2<temp then --temp<=data2; temp:=data2; end if; if data3<temp then --temp<=data3; temp:=data3; end if; if data4<temp then --temp<=data4; temp:=data4; end if; result<=temp;
信号与变量
信号：通常用来代表硬件电路中的一条硬
件连接线；（<=） 变量：主要用于局部数据的暂时存储；（:=）
主要区别：
1、立即、无延迟
；
2、只有当前值
；
3、data1:=data;
data2:=data1;源自那么此时data、data1 data2其实是相等的；
有一定延迟 不但具有当前值，还具有历史信息
2、高效率的三项逆变电源； 3、高可靠性设计； 4、高分辨率的位置传感器；
位置传感器的性能直接影响到伺服系统的性 能。
分类
开环、半闭环、全闭环、混合型
1、伺服系统的控制精度在很大程度上取 决于所用的测量元件的精度。
2、在伺服系统中，电机转子位置一般采 用以下几种方法： 电位器 旋转变压器 感应同步器 光电编码器
位置检测(ipd)技术原理
位置检测(ipd)技术原理位置检测（ipd）技术原理。
一、啥是位置检测技术呢。
位置检测技术啊，就像是给东西或者人找个特别精确的小标签，让我们能知道它在啥地方呢。
比如说，你在商场找不着路了，要是有个位置检测技术，就像有个小助手在悄悄告诉你，“你在商场的东北角，你要找的店在西南角呢。
”这技术可有用啦。
它在好多地方都能用到，像我们的手机里就有呢。
你看，我们用手机地图导航的时候，它能准确地告诉我们自己在哪条路上，离目的地还有多远，这就是位置检测技术在悄悄发挥作用哦。
二、位置检测技术的基础原理。
1. 信号的事儿。
位置检测技术的原理有好多，其中一种就是靠信号。
就像我们平时说话，声音传出去，别人听到就能知道我们大概在哪个方向。
位置检测技术里呢，有各种各样的信号在传递。
比如说卫星信号，那些在太空里的卫星就像超级小广播一样，不断地向地球发射信号。
我们的手机或者其他设备接收到这些信号，就能根据信号的一些特性，像是信号的强度、传播的时间之类的，算出自己大概在啥位置。
这就像是根据声音的大小和传来的时间长短来判断说话的人离自己有多远、在哪个方向一样有趣呢。
2. 坐标系统的魔法。
还有一个很重要的部分就是坐标系统啦。
想象一下我们的世界是一个巨大的棋盘，每个点都有自己独特的坐标。
位置检测技术就是利用这个坐标系统来确定位置的。
比如说，地球上有经纬度这样的坐标，设备通过一些算法，把接收到的信号信息转化成在这个坐标系统里的具体位置。
这就好比我们在棋盘上找到了那个小棋子所在的格子一样准确。
不同的地方可能会用不同的坐标系统，但是目的都是一样的，就是把位置精确地表示出来。
三、位置检测技术在生活中的实例。
1. 出行方面。
我们出行的时候，位置检测技术可帮了大忙啦。
就像前面说的手机导航，不管是开车、骑车还是走路，它都能准确地指引我们方向。
而且啊，现在的打车软件也是靠着位置检测技术呢。
司机师傅能快速找到乘客的位置，乘客也能看到司机离自己还有多远，这多方便呀。
第六章岩土工程原位测试
注：d/z为承压板直径和承压板底面深度之比。
岩土工程勘察
载荷试验
四、试验的仪器设备 平板载荷试验的常用设备包括四部分： （1）承压板 （2）加荷系统 （3）反力系统 （4）量测系统
岩土工程勘察
静力触探试验
第二节 静力触探试验
静力触探试验（简称CPT）是应用准静力以恒 定不变的贯入速率将一定规格和形状圆锥探头通 过一系列探杆压入土中，同时测量并记录贯入过 程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大 小来间接判定土的物理力学性质指标的现场试验 方法。
s——与p对应的沉降（mm）；ω——与试验深度和土类有关的系数，可按表6.1选用。
岩土工程勘察
载荷试验
土类 d/z 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.01
表6.1 深层载荷试验计算系数ω
碎石土 砂土
粉土 粉质黏土
0.477 0.469 0.460 0.444 0.435 0.427 0.418
岩土工程勘察
岩土工程原位测试
不同的原位测试方法都有其适用范围和研究问题的针对性。因此，原位 测试方法的选择应充分考虑工程类型或岩土工程问题、岩土条件、设计对参数 的要求、地区经验和测试方法的实用性等因素。在选用原位测试方法和布置原 位测试时，应注意各原位测试方法之间及其与钻探、室内试验的配合和对比。 根据原位测试成果，利用地区经验关系估算岩土的物理力学参数和地基承载力 时，应检验其可靠性，并与室内试验和已有的工程反算参数进行对比。分析原 位测试成果资料时，应注意仪器设备、试验条件、试验方法等对试验成果的影 响，结合地层条件，剔除异常数据。
岩土工程勘察
载荷试验
（6）对慢速法，当实验对象为土体时，每级荷载施加后，间隔5min、5min、 10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后每隔30min测读一次沉降， 当连续两小时每小时沉降量小于等于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准， 施加下一级荷载；当实验对象是岩体时，每隔1min、2min、2min、5min测读 一次沉降，以后每隔10min测读一次，当连续三次读数差小于等于0.01mm时， 可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；
测绘技术地点定位方法详解
测绘技术地点定位方法详解导语：在现代化社会中，地理位置信息的准确性对于各行各业都至关重要。
测绘技术作为一种精确获取地理位置信息的方法，被广泛应用于建筑、交通、环境保护等领域。
本文将详细介绍几种常见的测绘技术地点定位方法，包括GPS定位、卫星遥感、无线信号定位和地图测量。
一、GPS定位技术GPS（全球定位系统）是一种基于卫星信号的定位技术。
通过接收多颗卫星发出的信号，GPS接收器能够计算出接收器所在位置的经度、纬度以及海拔等信息。
GPS定位技术广泛应用于导航、地图制作、航空航天等领域。
GPS定位技术的原理是通过接收多颗卫星发出的信号，并计算出接收器与卫星之间的距离，再通过三角测量原理确定接收器的位置。
GPS定位系统通常由卫星、控制站和用户设备（GPS接收器）组成。
用户设备接收到来自至少四颗卫星的信号后，可以通过计算卫星信号在空间中的交点来确定自身位置。
二、卫星遥感技术卫星遥感技术是利用卫星传感器对地球表面进行观测和数据采集的一种方法。
卫星遥感技术通过测量和分析卫星所获取的数据，可以有效获取地理位置信息。
卫星遥感技术主要包括可见光遥感、红外遥感和微波遥感等方法。
可见光遥感主要利用卫星传感器对地表反射的可见光进行测量，可以获取地表的颜色、纹理等信息。
红外遥感主要利用卫星传感器对地表反射的红外辐射进行测量，可以获取地表的温度分布、植被覆盖等信息。
微波遥感主要利用卫星传感器测量地表对微波的反射或散射，可以获取大气湿度、海洋风暴、冰雪覆盖等信息。
卫星遥感技术广泛应用于地质勘探、环境监测、农业资源管理等领域。
通过卫星遥感技术，我们可以获取到全球各地的地理位置信息，并进行分析和应用。
三、无线信号定位技术无线信号定位技术是通过接收和分析无线信号在空间中的传播特性，确定被测目标的位置。
无线信号定位技术可以利用手机信号、WIFI信号、蓝牙信号等进行定位。
这种技术主要应用于室内定位、室外导航等领域。
无线信号定位技术的原理是通过信号强度衰减、多径效应等特性，计算接收器与信号源之间的距离，再通过三角定位原理确定被测目标的位置。
第六章 液位测量
核工程检测技术
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右图为用于测量非导电 介质的同轴双层电极电容 式液位计。内电极和与之 绝缘的同轴金属套组成电 容的两极，外电极上开有 很多流通孔使液体流入极 板间。 图中：1、2-内、外电极； 3-绝缘套； 4-流通孔。
核工程检测技术 17
2011/4/20
第三节 超声波液位计
一、超声波液位测量的优点和原理
正迁移
2011/4/20 核工程检测技术 10
由于Z0的存在，使H－ΔP关系曲线向 ΔP的正方向移动了Z0的位置，如右 图所示。
因此，当液位H等于零时，气动差压 变送器仍有与Z0相对应的气压信号输出， 应使变送器不受Z0的影响，即当H＝0时， 输出气压为0.2kgf／cm2；最高位时为1kgf ／cm2。在这种情况下要进行正迁移，零 点迁移量为Z0 ＝(h1+h2)γ。 零点迁移是靠调整变送器内部迁移弹 簧来实现的。
2011/4/20 核工程检测技术 20
(a)气介式
(b) 液介式 单探头超声波液位计
核工程检测技术
(c)固介式
2011/4/20
21
液面
超声波传播距离为L，在液 体中的传播速度为v，传播时间 为Δt ，则：
1 L vt 2
探头
L是与液位有关的量，故测 出L便可知液位， L的测量一般 是用接收到的信号触发门电路对 振荡器的脉冲进行计数来实现。
2011/4/20 核工程检测技术
液
27
在固介式情况下校证具是一段传声的固体，其材料必 需与测量液位时用的传声固体完全相同。超声波从探头发 出经反射板反射后回到探头而被接收，如果在此校正段L0 的媒质中声速为v0,从发到收所经历的时间为t0，则 1 L0 v0t0 2 t 1 L L0 当 v v0 时结合 L vt t0 2 因为L0是事前己知的定数，所以只要测出两段时间t和t0 即可确定液位L。
测绘技术如何进行定位测量
测绘技术如何进行定位测量测绘技术是现代社会中不可或缺的一项重要技术，它可以为我们提供准确的地理位置信息和空间数据。
在测绘技术中，定位测量是其中一项核心内容，它可以通过多种手段来确定物体的位置和坐标。
本文将探讨测绘技术中的定位测量方法和技术。
定位测量是测绘技术中最基础也是最重要的环节之一。
它可以帮助我们确定地物或地点在地球上的准确位置。
传统的定位测量方法主要有三种：全球卫星导航系统（GNSS）、相对定位和绝对定位。
其中，全球卫星导航系统是最常用的定位测量方法之一。
全球卫星导航系统利用地球上的众多卫星，通过与定位设备之间的信号交互，实现对设备位置的测量。
最典型的全球卫星导航系统就是我们熟知的GPS系统。
GPS可以通过接收来自多颗卫星的信号，并通过这些信号的时间差来计算出设备的位置。
这种定位测量方法在日常生活中得到了广泛的应用，例如导航仪、手机定位等。
除了全球卫星导航系统，相对定位也是一种常见而重要的定位测量方法。
相对定位是通过比较两个或多个测量对象之间的位置关系，来确定每个对象的位置。
相对定位的常见方法包括三角测量和三边定位。
三角测量是利用三角形相关的原理，通过测量三个角度或三个边长来计算出物体的位置坐标。
这种方法广泛用于地质勘探、建筑规划等领域。
三边定位则是通过测量目标物体和两个已知位置点之间的距离，再利用三边测量原理计算出目标物体的位置坐标。
另一种常见的定位测量方法是绝对定位。
绝对定位是通过测量目标物体与已知参考点之间的距离，再利用已知参考点的坐标信息，计算出目标物体的坐标。
常见的绝对定位技术包括激光测距、毫米波测距和雷达测距等。
这些技术可以通过测量物体与特定波段信号的相位差或时间差，进而计算出物体的位置。
绝对定位在地理信息系统、测绘制图等领域都有着重要的应用。
在实际应用中，根据具体测绘任务的要求和测量环境的条件，我们可以选择合适的定位测量方法。
例如，对于大范围的地理定位需求，全球卫星导航系统是最为便捷和准确的选择；而对于建筑测量等小范围的定位需求，相对定位和绝对定位则更具优势。
第6章位置检测
光电脉冲编码器用于数字脉冲比较伺服系统的工 作原理如下：光电脉冲编码器与伺服电机的转轴连接， 随着电机的转动产生脉冲序列，其脉冲的频率将随着 转速的快慢而升降。若工作台静止，指令脉冲和反馈 脉冲都为零，两路脉冲送入数字脉冲比较器中进行比 较，结果输出也为零。因伺服电机的速度给定为零， 工作台依然不动。随着指令脉冲的输出，指令脉冲不 为零，在工作台尚未移动之前，反馈脉冲仍为零，比 较器输出指令信号与反馈信号的差值，经放大后，驱 动电机带动工作台移动。电机运转后，光电脉冲编码 器将输出反馈脉冲送入比较器，与指令脉冲进行比较， 如果偏差不为零，工作台继续移动，不断反馈，直到 偏差为零，即反馈脉冲数等于指令脉冲数时，工作台 停在指令规定的位置上。
2. 间接测量
它是将旋转型检测装置安装在驱动电机轴或滚珠 丝杠上，通过检测转动件的角位移来间接测量机床工 作台的直线位移，作为半闭环伺服系统的位置反馈用。 优点是测量方便、无长度限制。缺点是测量信号 中增加了由回转运动转变为直线运动的传动链误差， 从而影响了测量精度。
（1） 绝对式测量和增量式测量 1.绝对式测量 绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由 固定的零点标起，每一个被测点都有一个相应的测量 值。测量装置的结构较增量式复杂，如编码盘中，对 应于码盘的每一个角度位置便有一组二进制位数。显 然，分辨精度要求愈高，量程愈大，则所要求的二进 制位数也愈多，结构就愈复杂。 2.增量式测量 在轮廓控制数控机床上多采用这种测量方式，增量 式测量只测相对位移量，如测量单位为0.001mm，则每 移动0.001mm就发出一个脉冲信号，其优点是测量装置 较简单，任何一个对中点都可以作为测量的起点，而 移距是由测量信号计数累加所得，但一旦计数有误， 以后测量所得结果完全错误。
二、工作原理 当指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一小 角度放置时，两光栅尺上线纹互相交叉。在光源的照 射下，交叉点附近的小区域内黑线重叠，形成黑色条 纹，其它部分为明亮条纹，这种明暗相间的条纹称为 莫尔条纹。莫尔条纹与光栅线纹几乎成垂直方向排列。 严格地说，是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。 莫尔条纹具有如下特点： 1. 放大作用 用W（mm）表示莫尔条纹的宽度，P(mm)表示栅距， (rad)为光栅线纹之间的夹角，如图5-18所示则有 (5-8) P P
测绘技术中方位测量方法与精度评定
测绘技术中方位测量方法与精度评定导言：方位测量是测绘技术中极其重要的一部分，它用于确定地球上两个或多个空间点之间的方位关系，是进行地图制图、工程测量、导航定位等工作的基础。
本文将探讨方位测量的方法以及如何评定其精度。
一、方位测量的方法1.1 地面方位测量方法地面方位测量方法包括经纬度测量法、方位角测量法、三边定位法等。
经纬度测量法是最常用的地面方位测量方法之一，通过确定一个地点的经度和纬度可以确定该地点的方位。
这种方法常用于地图制作和导航定位等领域。
方位角测量法则是通过测量目标物体边界与测量基线之间的夹角，然后根据测得的方位角和目标物体到基线的距离计算出目标物体的方位。
三边定位法是利用三个非共线的控制点来确定一个目标点的坐标和方位。
这种方法在测绘工程中很常见，尤其适用于山区和地形复杂区域的测绘。
1.2 空中方位测量方法空中方位测量方法是利用航空无人机、卫星等空中平台进行方位测量。
目前，全球定位系统（GPS）是最常用的一种空中方位测量方法。
GPS是利用卫星网络，通过接收卫星信号并计算出接收站点的位置信息来确定位置和方位的一种技术。
它广泛应用于导航、地图制作、气象预报等领域。
二、方位测量的精度评定2.1 精度评定的概念方位测量的精度评定是指对方位测量结果的准确性进行评估和判断。
精度评定通常涉及到测量误差、可靠性指标等内容。
2.2 精度评定的方法（1）误差法误差法是其中一种常用的精度评定方法。
该方法将实测值与真值进行比较，分析并计算出测量误差，并进一步评估方位测量的准确性。
（2）可靠性分析法可靠性分析法是通过对测量系统及其组成要素进行可靠性分析，评估方位测量结果的可靠程度。
例如，可以通过分析测量设备的工作稳定性、环境因素的影响等来评估方位测量的可靠性。
2.3 精度评定的指标方位测量的精度评定通常采用以下指标：绝对误差、相对误差、精度权值等。
绝对误差是指测量结果与真值之间的差异，用于评定测量结果的准确性。
第六章 位置检测技术.
图6-18 无刷旋转变压器结构 1—壳体；2—转子轴；3—旋转变压器定子； 4—旋转变压器转子；5—变压器定子； 6—变压器转子；7—变压器一次绕组； 8—变压器二次绕组
第六章 位置检测技术
2.2 编码器在数控机床中的应用
第 二 节 光 电 编 码 器
2
位移测量
1
主轴控制
测速
零标志脉冲用于 回参考点控制
3
4
第六章 位置检测技术
3.1 光栅尺的结构及工作原理
第 三 节 光 电 尺 和 磁 栅 尺
光栅尺的结构组成
数控机床中用于直线位移检测的光栅尺有透射光栅和反射光栅 两大类 。
图6-3 闭环控制系统示意图
第六章 位置检测技术
1.2 幅值伺服控制
第 一 节 位 置 伺 服 控 制
幅值伺服控制是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的 数值，并以此作为位置反馈信号，与指令信号进行比较，构成闭 环控制系统。 如图6-4所示为鉴幅式伺服系统框图。
图6-4 鉴幅式伺服系统框图
第六章 位置检测技术
第六章 位置检测技术
3.3 磁栅尺的结构及工作原理
第 三 节 光 电 尺 和 磁 栅 尺
拾磁磁头
拾磁磁头是一种磁电转换装置，用来把磁性标尺上的磁化信号检测 出来变成电信号送给检测电路。 其工作原理是将高频励磁电流通入 励磁绕组时，在磁头上产生磁通， 当磁头靠近磁性标尺时，磁性标尺 上的磁信号产生的磁通通过磁头铁 芯，并被高频励磁电流产生的磁通 调制，从而在拾磁绕组中感应出电 压信号输出。
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尺 和 磁 栅 尺
方波C信号经反相得到方波D，A、B、 C、D信号再经微分变成窄脉冲A′、B′、 C′、D′，即在顺时针或逆时针每个方波 的上升沿产生窄脉冲，如图6-14所示。 由与门电路把0°、90°、180°、 270°四个位置上产生的窄脉冲组合起
来，根据不同的移动方向形成正向脉
冲或反向脉冲，用可逆计数器进行计
第
闭环控制
一
节
闭环控制系统是在机床最终的运动部件的相应位置，直接安装
位
直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移反馈到数
置
控装置的比较器中，与输入指令位移量进行比较，用差值控制运
伺 服
动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。
控
制
图6-3 闭环控制系统示意图
第六章 位置检测技术
1.2 幅值伺服控制
离为p，因偏斜角度b很小，所以 莫尔条纹向上或向下移动一个纹距p，
有近似公式 p=
莫尔条纹经狭缝和透镜由光电元件接收， 把光信号转变为电信号。
第六章 位置检测技术
3.2 光栅尺位移数字变换系统
第
三
节
图6-13中的a、b、c、d
光
是四块硅光电池，产生
电
的信号在相位上彼此相
尺
差90°，a、b信号是相
光
由光敏元件接收，光敏元件将光信号转换成电脉冲信号。光电编码
电
器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与光电码盘圆周
编 码
的条纹数有关，即分辨角为：
= 360
z
式中，z为条纹数
器
1—转轴；2—发光二极管；
3—光栏板；4—零标志；
5—光敏元件；6—光电码
盘；
7—印制电路板；
8—电源及信号连接座
图6-6 增量式光电编码器 结构示意图
节
式代码的形式。编码器根据输出信号的方式不同，可分为绝对值式
光
编码器和脉冲增量式编码器。
电
编
码
按输出信号
器
的方式分
绝对值式编 码器
脉冲增量式 编码器
第六章 位置检测技术
2.1 增量式编码器
第 二 节
常用的增量式旋转编码器为增量式光电编码器，如图6-6所示。当 光电码盘旋转时，光线通过光栏板和光电码盘产生明暗相间的变化，
第六章 位置检测技术
2.1 增量式编码器
第
二
如果光栏板上两条夹缝中的信号分别
节
为A和B，相位相差90°，通过整形，成
光
为两个方波信号，光电编码盘的输出波
电
形如图6-7所示。根据A和B的先后顺序，
编
即可判断光电盘的正反转。若A相超前
码
于B相，对应转轴正转；若B相超前于A
器
相，则对应于轴反转。若以该方波的前
一个角度位置均有对应的测量代码，因此，这种测量方式即使断电，
光
只要再通电就能读岀被测轴的角度位置，即具有断电记忆力功能。
电
编
码
器
图6-8 接触式码盘
第六章 位置检测技术
2.2 编码器在数控机床中的应用
第
二
节
2
光 电
位移测量 1
主轴控制
编
码
器
测速
零标志脉冲用于 回参考点控制
3
4
第六章 位置检测技术
和
位相差180°的两个信号，
磁
送入差动放大器放大，
栅
得到正弦信号，将信号
尺
图6-13 四倍频电路
幅度放大到足够大。
第六章 位置检测技术
3.2 光栅尺位移数字变换系统
第
三
同理，c、d信号送入另一个差动放
节
大器，得到余弦信号。正弦信号经整
光
形变成方波A，方波A信号经反相得到
电
方波B，余弦信号经整形变成方波C，
光栅尺上相邻两条光栅线纹间
光 的距离称为栅距或节距λ ，安装
电 时，要求标尺光栅和相互平行，
尺 并且其线纹相互偏斜一个很小的
和 角度b，两光栅线纹相交，形成
磁 透光和不透光的菱形条纹，这种
栅 黑白相间的条纹称为莫尔条纹。
尺 莫尔条纹的传播方向与光栅线纹
图6-11 光栅尺工作原理
大致垂直。两条莫尔条纹间的距 当工作台正向或反向移动一个栅距l时，
第
一
幅值伺服控制是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的
节
数值，并以此作为位置反馈信号，与指令信号进行比较，构成闭
位
环控制系统。
置
如图6-4所示为鉴幅式伺服系统框图。
伺
服
控
制
图6-4 鉴幅式伺服系统框图
第六章 位置检测技术
1.3 相位伺服控制
第
一
相位伺服控制系统是采用相位比较方法实现位置闭环（及半闭
节
环）控制的伺服系统，是数控机床中使用较多的一种位置控制系
位
统。具有工作可靠、抗干扰性强、精度高等优点。如图6-5所示是
置
鉴相式伺服系统框图。
伺
服
控
制
图6-5 鉴相式伺服系统框图
第六章 位置检测技术
第
编码器是一种旋转式转角位移检测元件，通常装在被检测的轴上。
二
随被测轴一起旋转，可将被测轴的角位移转换成增量式脉冲或绝对
沿或后沿产生记数脉冲，可以形成代表
正向位移或反向位移的脉冲序列。除此
之外，光电脉冲编码盘每转一转还输出
一个零位脉冲的信号，这个信号可用做
加工螺纹时的同步信号。
图6-7 增量式脉冲编码盘 的输出波形
第六章 位置检测技术
2.2 绝对式编码器
第
二
绝对式旋转编码器可直接将被测角度用数字代码表示出来，且每
节
3.1 光栅尺的结构及工作原理
第
光栅尺的结构组成
三
节
数控机床中用于直线位移检测的光栅尺有透射光栅和反射光栅
光
两大类 。
电
尺
和
磁
栅
尺 图6-9 光栅尺外观示意图
图6-10 透射光栅组成示意图
1—光栅尺；2—扫描头；3—电缆
第六章 位置检测技术
3.1 光栅尺的结构及工作原理
第
光栅尺的工作原理与特点
三
节
1.1 位置伺服控制分类
第
半闭环控制
一
节
半闭环控制系统是在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测
位
装置，通过检测伺服电动机的转角，间接地检测出运动部件的位
置
移，反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控
伺 服
制运动部件。
控
制
图6-2 半闭环控制系统示意图
第六章 位置检测技术
1.1 位置伺服控制分类
第六章 位置检测技术
位置伺服控制 光电编码器 光栅尺和磁栅尺
旋转变压器和感应同步器
第六章 位置检测技术
1.1 位置伺服控制分类
第
开环控制
一
节
开环控制系统是指不带位置反馈装置的控制系统。由功率型
位
步进电动机作为驱动元件的控制系统是典型的开环控制系统。
置
伺
服
控
制
图6-1 开环控制系统示意图
第六章 位置检测技术
数，就可测量出光栅的实际位移。
图6-14 四倍频电路信号处理波形
第六章 位置检测技术
3.3 磁栅尺的结构及工作原理
第
三
定义
作用
节
磁栅是一种计算磁波数
按其结构分为直线形和
光
目的位置检测元件。它由
圆形，分别用于直线位移
电
磁性标尺、磁头和检测电
和角位移的检测。
尺
路组成。
和
磁 栅 尺
特点
其优点是精度高，制造简单，安装方便，对使用环境