1、回首頁機電一體化機電一體化 傳感器是將機電一體化系統中被檢測對象的各種傳感器是將機電一體化系統中被檢測對象的各種的一種變換器。主要用于機電一體化系統自的一種變換器。主要用于機電一體化系統自身和被控對象狀態的檢測。身和被控對象狀態的檢測。回首頁機電一體化機電一體化位移傳感器、速度傳感器、加速位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感、力傳感器、溫度傳感器等。度傳感、力傳感器、溫度傳感器等。回首頁機電一體化機電一體化 基基本本物物理理量量 派派生生物物理理量量 線線位位移移 長長度度、厚厚度度、應應變變、振振動動、磨磨損損、不不平平度度 位位移移 角角位位移移 旋旋轉轉角角、偏偏振振角角、角角振振動動 線

2、線速速度度 速速度度、振振動動、流流量量、動動量量 速速度度 角角速速度度 轉轉速速、角角振振動動 線線加加速速度度 振振動動、沖沖擊擊、質質量量 加加速速度度 角角加加速速度度 角角振振動動、扭扭矩矩、轉轉動動慣慣量量 力力 壓壓力力 重重量量、應應力力、力力矩矩 時時間間 頻頻率率 周周期期、計計數數、統統計計分分布布 溫溫度度 熱熱容容量量、氣氣體體速速度度、渦渦流流 光光 光光通通量量與與密密度度、光光譜譜分分布布 回首頁機電一體化機電一體化當當以一定頻率的交流電壓激勵時，以一定頻率的交流電壓激勵時，隨轉子隨轉子變化變化回首頁機電一體化機電一體化回首頁機電一體化機電一體化的高精度檢測元

3、件，有直線式和圓盤式的高精度檢測元件，有直線式和圓盤式兩類，分別用作檢測直線位移和轉角。兩類，分別用作檢測直線位移和轉角。由定尺和滑尺兩部分組成。由定尺和滑尺兩部分組成。定尺一般為定尺一般為250mm250mm，上面均勻分布節距為，上面均勻分布節距為2mm2mm的繞組；的繞組；滑尺長滑尺長100mm100mm，表面布有兩個繞組，即正弦繞組和余弦繞組，當余弦，表面布有兩個繞組，即正弦繞組和余弦繞組，當余弦繞組與定子繞組相位相同時，正弦繞組與定子繞組錯開繞組與定子繞組相位相同時，正弦繞組與定子繞組錯開1 14 4節距節距(W)(W)。 ，其，其，而且定子，而且定子繞組中的兩個繞組也錯開繞組中的兩個

4、繞組也錯開1 14 4節距。節距。回首頁機電一體化機電一體化如果將滑尺的正弦和余弦如果將滑尺的正弦和余弦繞組分別供給幅值、頻率均相繞組分別供給幅值、頻率均相等，但相位相差等，但相位相差9090的勵磁電的勵磁電壓，即壓，即UAUmsint，UB=Umcost時，則定尺上的時，則定尺上的繞組由于電磁感應作用產生與繞組由于電磁感應作用產生與勵磁電壓同頻率的交變感應電勵磁電壓同頻率的交變感應電動勢。動勢。可以看出，滑尺在定尺上可以看出，滑尺在定尺上滑動滑動，。即。即回首頁機電一體化機電一體化回首頁機電一體化機電一體化1)1)位移位移相位變換相位變換 功能是把感功能是把感應同步器的機械應同步器的機械。

5、2) 2)相位相位脈沖變換脈沖變換 功能是把功能是把代表機械位移的代表機械位移的。 3)3)脈沖計數脈沖計數 功能是將功能是將起來，由可逆計數器完成。起來，由可逆計數器完成。回首頁機電一體化機電一體化 回首頁機電一體化機電一體化 光電編碼器有兩種類型，一種是增量編碼器，一種是絕光電編碼器有兩種類型，一種是增量編碼器，一種是絕對編碼器。兩者相比，增量編碼器具有結構簡單、價格低，對編碼器。兩者相比，增量編碼器具有結構簡單、價格低，而且精度易于保證等優點，所以目前采用最多。而且精度易于保證等優點，所以目前采用最多。 是指坐標中的坐標值，有是指坐標中的坐標值，有( (或角度或角度) )，也可，也可以稱

6、為以稱為。指被測對象從任一位置到另一不同位置所指被測對象從任一位置到另一不同位置所( (即即) )。輸出絕對位置的編碼器為輸出絕對位置的編碼器為編碼器，編碼器，輸出位移量輸出位移量( (x) )的編碼器叫的編碼器叫編碼器。編碼器。回首頁機電一體化機電一體化單路光電碼盤脈沖單路光電碼盤脈沖VO碼盤輸出一系列脈沖，由計數器對這些脈沖進行加減計數，碼盤輸出一系列脈沖，由計數器對這些脈沖進行加減計數，以此表示轉過的角位移。以此表示轉過的角位移。回首頁機電一體化機電一體化光電編碼器的光電編碼器的與碼盤圓周上的狹縫條紋數與碼盤圓周上的狹縫條紋數n有有關，能分辨的角度關，能分辨的角度為：為： =360=36

7、0/ /n 碼盤的透光槽數為碼盤的透光槽數為10241024個，則能分辨的最小角度個，則能分辨的最小角度=360=360/1024=0.352/1024=0.352。回首頁機電一體化機電一體化VAVB雙路光電碼盤脈沖雙路光電碼盤脈沖回首頁機電一體化機電一體化在圓盤上刻有節距相等的輻射狀窄縫，與之相對應的還有兩組檢在圓盤上刻有節距相等的輻射狀窄縫，與之相對應的還有兩組檢測窄縫，其節距與圓盤的節距相同。測窄縫，其節距與圓盤的節距相同。兩組檢測窄縫兩組檢測窄縫。其目的是使。其目的是使A A，B B兩個光電轉換器的兩個光電轉換器的輸出信號在輸出信號在測量時，兩組窄縫是靜止不動，圓盤與被測軸一起轉動，這

8、時在測量時，兩組窄縫是靜止不動，圓盤與被測軸一起轉動，這時在，經邏輯電路處理后用，經邏輯電路處理后用來來。回首頁機電一體化機電一體化AB正向旋轉 反向旋轉VAVB回首頁機電一體化機電一體化回首頁機電一體化機電一體化最外側的是最低位，最里側的是最高位。圓盤劃分最外側的是最低位，最里側的是最高位。圓盤劃分1616個扇個扇區，每個扇區對應一個區，每個扇區對應一個4 4位二進制數，如位二進制數，如00000000、00010001、11111111。 (a) 4位二進制絕對值編碼器的編碼盤位二進制絕對值編碼器的編碼盤 (b) 4位格雷碼盤示意圖位格雷碼盤示意圖 回首頁機電一體化機電一體化1.1.可以直

9、接讀出角度可以直接讀出角度坐標的坐標的絕對值絕對值；2. 2. 沒有累積誤差；沒有累積誤差；3. 3. 電源切除后位置信息不會電源切除后位置信息不會丟失。丟失。但分辨率是由二進制的位但分辨率是由二進制的位數來決定的，也就是說精度取數來決定的，也就是說精度取決于位數，目前有決于位數，目前有8 8位、位、1010位位等多種。等多種。 回首頁機電一體化機電一體化 回首頁機電一體化機電一體化 光柵是一種較新型的位移檢測元件，它的特點是測量精度光柵是一種較新型的位移檢測元件，它的特點是測量精度高高( (可達可達lm)lm)、響應速度快和量程范圍廣等。、響應速度快和量程范圍廣等。光柵由標尺光柵和指示光柵組

10、成，兩者的光刻密度相同，光柵由標尺光柵和指示光柵組成，兩者的光刻密度相同，但體長相差很多。光柵條紋密度一般為但體長相差很多。光柵條紋密度一般為lmmlmm內內2525，5050，100100，250250條等。條等。直線光柵的外形直線光柵的外形1-1-標尺光柵標尺光柵 2-2-光柵讀數頭光柵讀數頭 3-3-電纜線電纜線回首頁機電一體化機電一體化把指示光柵平行地放在標尺光柵上面，并使它們的刻線把指示光柵平行地放在標尺光柵上面，并使它們的刻線相互傾斜一個很小的角度相互傾斜一個很小的角度 ，這時在指示光柵上就出現幾條，這時在指示光柵上就出現幾條較粗的明暗條紋，稱為較粗的明暗條紋，稱為（光的干涉現象）

11、它們是沿（光的干涉現象）它們是沿著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列。著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列。 光柵莫爾條紋的特點是光柵莫爾條紋的特點是起起，用用W W表示條紋寬表示條紋寬度，度，P P表示柵距，表示柵距，表示光柵表示光柵條紋間的夾角，則條紋間的夾角，則 P P回首頁機電一體化機電一體化若柵距若柵距P P =0.Olmm =0.Olmm，只要，只要很小，很小，1/1/(放大倍數放大倍數) )很大很大，如莫如莫爾條紋的寬度爾條紋的寬度w w 為為10mm10mm，則放大倍數相當于，則放大倍數相當于10001000倍，即把光柵倍，即把光柵間距放大間距放大10001000倍，因而倍，因而。光柵

12、莫爾條紋的形成光柵莫爾條紋的形成標尺光柵右移時，莫爾條紋上移；標尺光柵右移時，莫爾條紋上移；標尺光柵左移時，莫爾條紋下移標尺光柵左移時，莫爾條紋下移回首頁機電一體化機電一體化回首頁機電一體化機電一體化回首頁機電一體化機電一體化測速發電機有測速發電機有和和兩種，與發電機原理相同。兩種，與發電機原理相同。為了提高檢測靈敏度，通常將測速發電機為了提高檢測靈敏度，通常將測速發電機。伺服控制中多采用直流測速發電機，其伺服控制中多采用直流測速發電機，其之間的關系如圖所示。之間的關系如圖所示。回首頁機電一體化機電一體化回首頁機電一體化機電一體化轉速可由編碼器發出的脈沖頻率來測量。轉速可由編碼器發出的脈沖頻率

13、來測量。 在計數器采樣時間內對轉速傳感器輸出的電脈沖信號進行在計數器采樣時間內對轉速傳感器輸出的電脈沖信號進行計數。利用標準時間控制計數器閘門。當計數器的顯示值為計數。利用標準時間控制計數器閘門。當計數器的顯示值為N N時（總脈沖），被測量的轉速時（總脈沖），被測量的轉速n為為60NnztN N 總脈沖，總脈沖， 脈沖頻率法測轉速脈沖頻率法測轉速N N回首頁機電一體化機電一體化 將半導體薄片置于磁感應強度為將半導體薄片置于磁感應強度為B B 的磁場中，當片內沿的磁場中，當片內沿l 方向電流方向電流I 流過時，在垂直于電流和磁場的方向產生電動勢流過時，在垂直于電流和磁場的方向產生電動勢UH，這種

14、物理現象稱為這種物理現象稱為。具有霍爾效應的元件稱為霍爾元。具有霍爾效應的元件稱為霍爾元件。件。IBKUHH回首頁機電一體化機電一體化轉角HV02轉角HV0NS霍爾元件永磁體被測軸NS被測軸霍爾元件永磁體回首頁機電一體化機電一體化HVIBCII霍爾元件通電導線導磁鐵芯回首頁機電一體化機電一體化NS回首頁機電一體化機電一體化在被測物體上粘有多對小磁鋼在被測物體上粘有多對小磁鋼( (也可粘在被測物體圓周上也可粘在被測物體圓周上) )，霍爾元件固定于小磁鋼附近。當被測物體轉動時，每當一個小霍爾元件固定于小磁鋼附近。當被測物體轉動時，每當一個小磁鋼轉過霍爾元件時，霍爾元件輸出一個相應的脈沖。測得單磁鋼

15、轉過霍爾元件時，霍爾元件輸出一個相應的脈沖。測得單位時間內的脈沖個數，即可位時間內的脈沖個數，即可回首頁機電一體化機電一體化加速度是一個基本物理量。可以加速度是一個基本物理量。可以例如，慣性導航系統就是通過飛行器的加速度來測例如，慣性導航系統就是通過飛行器的加速度來測量它的加速度、速度量它的加速度、速度( (地速地速) )、位置、已飛過的距離等。、位置、已飛過的距離等。還通過測還通過測來判斷運動機械系統所承受的來判斷運動機械系統所承受的，以便正確設計其機械強度和按照設計指標正確控制其運以便正確設計其機械強度和按照設計指標正確控制其運動加速度，以免機件損壞。動加速度，以免機件損壞。回首頁機電一體

16、化機電一體化 加速度測量一般都是先將其加速度測量一般都是先將其，經過，經過加速度傳感器也有多種形式，最常用的有加速度傳感器也有多種形式，最常用的有等。等。壓電式加速度傳感器的頻率范圍廣、動態特性好、靈敏壓電式加速度傳感器的頻率范圍廣、動態特性好、靈敏度高，故應用較為廣泛。度高，故應用較為廣泛。回首頁機電一體化機電一體化由重塊、懸臂梁、應變片由重塊、懸臂梁、應變片和阻尼液體等構成。當有加速和阻尼液體等構成。當有加速度時，重塊受力，懸臂梁彎曲，度時，重塊受力，懸臂梁彎曲，按梁上固定的應變片之變形，按梁上固定的應變片之變形，便便，在已知質，在已知質量的情況下即可算出被測之加量的情況下即可算出被測之加速度。速度。回首頁機電一體化機電一體化加速度計加速度計回首頁機電一體化機電一體化回首頁機電一體化機電一體化，通常將傳感器信號輸入電，通常將傳感器信號輸入電荷放大器放大中。荷