|
|
回復(fù) 1# cmx 的帖子
數(shù)顯卡尺的原理 - ]9 h# X2 @, n. [0 }# N" m d, K
一,、容柵測長概述
# o, u/ ?! W! Q, `2 C: [/ U容柵式測長的主要(核心)部分是容柵傳感器，容柵傳感器是國外70～80 年代研制出的一種新穎,、大位移傳感器,， 當(dāng)安裝在不同的設(shè)備上時可以構(gòu)成不同的測長儀器。現(xiàn)已成功地在量具（如電子數(shù)顯卡尺,、千分尺）,、量儀（如高度儀、坐標(biāo)儀）和機床數(shù)顯裝置（如機床行程測量）等方面得到應(yīng)用,。
, b, ?4 v5 C8 ^7 z* C* j6 J- K9 }主要特點：測量精度高,，達5mm，量程大,，達1m,。
# i' c& b" k, I二、容柵傳感器定義 7 B9 K, N5 H0 E' b+ g/ A( D
容柵傳感器是一大類變面積原理的電容傳感器,，它的電極不止一對,，電極排列呈梳狀，故稱為容柵傳感器,。具有 三大優(yōu)點：
+ H2 N: J7 w8 G1,、為同組中有多個電極或多個電極并聯(lián)，極大地提高了靈敏度,；
0 B$ Q) V/ Y% ] W8 k6 L2,、一個大極距內(nèi)有多個發(fā)射電極，可細(xì)分,，實現(xiàn)小位移測量,；在定尺上有多個大電極，可計數(shù),，實現(xiàn)大位移測量,；
8 @3 \0 }" h8 a; ?; }3、由于增加了反射電極,，通過它的電容耦合和電荷傳遞作用,，使得傳感器的活動部分（動尺）與測量線路之間沒有活動的引線。
( |, j1 x& n" d; \三,、容柵傳感器的基本類型及工作原理 5 m( L" X7 \7 Q
容柵傳感器可實現(xiàn)直線位移和角位移的測量,，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式,，容柵傳感器可分為三類：
6 S$ w1 {& l) v1．直線形容柵傳感器（長容柵）
. I3 [0 f$ |9 d3 F! b0 ~整個傳感器由兩組條狀電極群相對放置組成，一組為動?xùn)�,，另一組為定柵,；動?xùn)藕投磐ㄟ^靜電耦合來實現(xiàn)其 位移的測量。
; p0 ^; ?: Z- B1 F! U$ ^' h x2．圓形容柵傳感器（片狀圓容柵） ' V( a3 p1 F/ z: y4 f. d6 n
在圓盤形絕緣材料基底上鍍了多個輻射狀電極群,，兩同軸圓盤上的電極群相對應(yīng),，其電容耦合情況就反映了兩 圓盤相對旋轉(zhuǎn)的角度。
9 G8 C2 ?0 m0 D8 g8 f3．筒形容柵傳感器（柱狀圓容柵）
" i# B+ @9 A9 z: T( ^9 l有兩個套在一起的同軸圓筒組成,，電極鍍在圓筒上,，可實現(xiàn)長度的測量。長容柵的結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示,。 , ~$ H& b0 ^0 ?" v
圖1 中,，1 為定尺，2 為動尺,，在它們的A ,、B 面上分別印制（鍍或刻劃）一系列相同尺寸均勻分布并互相絕緣的金 屬柵狀極片。將動尺和定尺的柵極面相對放置,，其間留有間隙,，形成一對對電容，這些電容并聯(lián)聯(lián)接,，根據(jù)電場理論并忽略邊緣效應(yīng),，其最大電容量為：
' w7 K2 Z7 M3 @2 E0 Y式中 n——動尺柵極片數(shù) a，b——柵極片長度和寬度,； 9 H# g% L! @- d2 f% _* H! ]: ~4 N
最小電容量理論上為零,，實際上為固定電容C0，為容柵固有電容,。當(dāng)動尺沿x 方向平行于定尺不斷移動時,，每對電容 的相對遮蓋長度a 將由大到小，由小到大地周期性變化,，電容量值也隨之相應(yīng)周期變化,，如圖2 所示，經(jīng)電路處理后,， 則可測得線位移值,。 ( e* u$ T! z2 F* `! w
圓容柵傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖3 所示。
+ k( I& ~; Q( a. ^圖3 為片狀圓容柵,，它由同軸安裝的固定圓盤1 和可動圓盤2 組成,，A、B 面上的柵極片呈輻射的扇形，尺寸相同均 布并互相絕緣,。工作原理與長容柵相同,，最大電容為： 4 `/ {' s8 {* g; t0 ~* L' O6 T
式中 r1，r2 ——圓盤上柵極片外半徑和內(nèi)半徑,； ! w( i9 h6 e2 \3 K( P
α——每條柵極片對應(yīng)的圓心角,。 / p& B( B% r6 @
柱狀圓容柵的結(jié)構(gòu)示意如圖4 所示
3 H, [8 t9 B* X/ w& U圖4 柱狀圓容柵的結(jié)構(gòu)原理圖 ' N6 i" o* A. t+ r5 \; k
柱狀圓容柵是由同軸安裝的定子（圓套）1 和轉(zhuǎn)子（圓柱）2 組成，在他們的內(nèi),、外柱面上刻制一系列寬度相等的齒 和槽，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時就形成了一個可變電容器：定子,、轉(zhuǎn)子齒面相對時電容量最大,，錯開時電容量最小。 $ M6 w" a% q5 a5 ?- e' V% Q
四,、容柵傳感器的測量電路
( J5 j% r4 m( F) g容柵傳感器的測量電路形式有多種,，根據(jù)信號處理方式通常可分為調(diào)幅式和調(diào)相式測量電路[1],。 0 W6 M* H' \' P& y; u4 [& L/ e* K* j
參考資料： [1] 強錫富主編,，《傳感器》，機械工業(yè)出版社,，1996 ) d2 T5 E& g5 l8 @ b: u7 v- |
五,、容柵傳感器與光柵、磁柵和感應(yīng)同步器的關(guān)系
( C/ m4 T* }2 V/ b1 O* g容柵傳感器與光柵,、磁柵和感應(yīng)同步器等同屬于大位移測量傳感器,。這些裝置各有所長，但成本較高,，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜,，對使用環(huán)境和安裝條件要求高，特別是各部分間的連線困難,，易受干擾,，難以普及使用和實現(xiàn)在現(xiàn)有機床設(shè)備改 造中的應(yīng)用。容柵式測量系統(tǒng)具有重復(fù)性好,，精度高,，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不苛刻,，實現(xiàn)數(shù)字化等優(yōu)點,；而且 相對光柵測量系統(tǒng)而言，它具有結(jié)構(gòu)簡單,、造價低,、體積小、耗能少,、安裝使用方便,、環(huán)境適應(yīng)性強,、分辨率高、動 態(tài)范圍寬等優(yōu)越性,，因此廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域,。特別是其位移傳感器的可動部分不需通電，從根本上解決了連線困難的問題,。因而適用于多種機械設(shè)備的位移量數(shù)字化自動顯示,。
7 q! i; \; |( H2 H4 c; f& \六、容柵式數(shù)顯卡尺生產(chǎn)廠家 6 ?3 W( Q* {# W% n! c" {$ ?
青海量具刃具有限責(zé)任公司http://www.qlr.com.cn * P" x. Y# O6 Z. I
青海量具刃具有限責(zé)任公司創(chuàng)建于1955 年,，是中國最早生產(chǎn)千分尺的廠家,。該公司已成長為中國量具行業(yè)規(guī)模最大的千分尺生產(chǎn)廠家。在中國,，該公司生產(chǎn)的千分尺品種,、規(guī)格最為齊全。 & z+ y8 t! W2 _5 u
桂林廣陸數(shù)字測控股份有限公司http://www.guanglu.com.cn " l# L/ l2 V; n R+ T; G8 \) v
該公司下轄無錫廣陸儀表有限公司,、上海廣陸測控技術(shù)開發(fā)有限公司和上海廣陸量具有限公司,。公司主要生產(chǎn)四 大類產(chǎn)品：電子數(shù)顯卡尺系列產(chǎn)品（通用和專用）；電子數(shù)顯千分尺系列產(chǎn)品,；電子數(shù)顯指示表系列產(chǎn)品以及其它智能 化,、數(shù)字化精密儀器儀表系列產(chǎn)品。生產(chǎn)規(guī)模已達100 萬套,，80%以上的產(chǎn)品出口到歐美等三十多個國家和地區(qū),。 1 r' h1 B/ q R" I# ?* t1 ^7 x
上海量具刃具廠http://www.smctw.com.cn
( a6 s9 h/ ^% H上海量具刃具廠是國內(nèi)生產(chǎn)量具、量儀和刃具產(chǎn)品的老企業(yè),。生產(chǎn)的游標(biāo)卡尺,、千分尺、電子數(shù)顯量具,、圓度儀,、齒輪量儀和鋸片銑刀、立銑刀暢銷國內(nèi)外,。
: E9 t- P1 [2 v- x, `哈爾濱量具刃具集團有限責(zé)任公司http://www.harbin-links.com.cn ( Q7 h; j! s. K/ f% H
哈爾濱量具刃具集團有限責(zé)任公司(原哈爾濱量具刃具廠）是中國最大的精密工量具制造企業(yè)之一,。通過 ISO9001:2000 質(zhì)量體系認(rèn)證。主要產(chǎn)品有：標(biāo)準(zhǔn)刃具,、通用量具,、數(shù)控刀具及工具系統(tǒng)、精密測量儀器,、六足并聯(lián)數(shù)控機床等,，是全國同行業(yè)中產(chǎn)品品種最多、規(guī)格最全的工量具制造企業(yè)。 |
|
樓主: cmx
發(fā)表于 2008-10-28 00:25:56
