項目五機械位移傳感器及其儀表的安裝與調試任務二機械位移傳感器的選用

單元二機械位移傳感器選用單元內容一、項目引入二、知識講解

1、磁性開關的選用2、光電編碼器的選用3、光柵尺的選用4、測速開關的選用

三、歸納總結

四、作業1學時單元二機械位移傳感器選用教學目標能力目標知識目標(1)掌握按工作原理選用位移傳感器；(2)掌握按傳感器的特性選用位移傳感器；(3)熟悉按測量對象與測量環境選用位移傳感器。(1)各種位移測量的方法；(2)常見位移傳感器性能。教學重點難點重點難點(1)常用位移傳感器性能及測量方法；(2)理解位移傳感器選用規定。各類位移傳感器的選用原則。

單元二機械位移傳感器選用項目引入單元二機械位移傳感器選用選用原則位移測量時，先要根據不同的測量對象，選擇適當的測量點、測量方向和測量儀器。

一、位移量程。行程范圍指檢測的最大距離有多大，這是最直接參考因素。一般意義上，50mm以下的稱為小量程，50mm-3000mm稱為大量程，3000mm以上的為超大量程。小量程的應該選LVDT位移傳感器、電阻式位移傳感器等，大量程的選磁致伸縮位移傳感器、光柵式位移傳感器、拉繩式位移傳感器、光電編碼器等等。二、輸出信號。傳感器輸出的信號常規的有4-20mA、0-5V、0-10V、RS485、無線等等。三、線性誤差。位移線性度，比如行程1mm，線性誤差為0.25%，表示為被測物體移動1mm的時候，檢測值為1mm±0.0025mm。四、分辨率。分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時，傳感器的輸出不會發生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發生變化。五、重復精度。重復精度。同一位置重復檢測的誤差，一般以一萬次計，用百分比表示，如重復精度為0.01%FS。單元二機械位移傳感器選用選用原則六、精度。計算值或估計值與真實值之間的接近程度。“精度”這個詞常規意義上解釋為最大誤差，一般是線性誤差與位移量程的乘積，比如行程1mm，線性誤差為0.25%，那么精度為0.0025mm,表示為真實值1mm的時候，檢測值為1±0.0025mm.七、溫度漂移。也稱零點漂移。傳感器工作受外界溫度影響，外界溫度的變化對傳感器數值的輸出有一定的影響。精度高的產品，溫漂系數一定要低，否則環境溫度變化，對產品的輸出值影響比值大，高精度變得沒有任何意義。八、傳感器工作環境。比如產品是否需要具備耐高低溫，是否需要具備防塵防水防油以及抗電磁波輻射的功能。有些傳感器對的環境的粉塵比較敏感，比如光柵傳感器的工作環境一定要干凈，傳感器需要經常擦拭干凈，否則會影響檢測，而超聲波、激光傳感器非接觸式測量給安裝帶來很大的便利，但是如果檢測量程小或者環境粉塵大，會極大程度上影響傳感器工作。九、工作壽命。傳感器工作都有一定的期限，影響傳感器壽命的多數是內部的作用元器件，一般把傳感器分為接觸式和非接觸式，電子尺或電位器（電阻式）因碳刷有機械摩擦，為接觸式傳感器，工作壽命比較短，如果頻繁檢測的話，甚至幾個月時間就需要換。內部作用元器件不接觸的“非接觸式位移傳感器”壽命比較長。而傳感器與被測物體不接觸的“不接觸式位移傳感器”的工作壽命取決于傳感器的電子元器件的工作壽命。十、安裝方式。這里涉及到傳感器的機械尺寸、固定方式。參考選擇位移傳感器的因素還有很多很多，比如頻響、靈敏度等等，任何一個因素或多或少都會影響工程師對位移傳感器的選擇，而不同的位移傳感器各有優缺點，這需要針對具體需求，擇優而取。

單元二機械位移傳感器選用知識講解一、磁性開關的選用在選用磁性開關時，不可超過產品的各項參數規格限制。二線式的磁性開關，一定要接負載，才可以使用，否則導致開關燒壞。在使用（DC）直流電源時，棕色線要接正電位（+），藍色線接負電位（-），否則磁性開關的指示燈不亮，但可以正常工作。單元二機械位移傳感器選用知識講解二、光電編碼器的選用。光電編碼器的選用主要考慮以下幾個方面：1、增量型或絕對型，考慮到成本、是否需要在切斷電源時能檢測絕對值位置，有無計數器、抗噪音性能等2

、分辨率的精確度的選擇，與位置精度的關系3

、外形尺寸（中空軸，桿軸），與安裝空間的關系4、軸允許負載，與壽命、安裝狀況的關系5、最大允許轉速，馬達等驅動軸的轉數與分辨率的關系6、最高響應頻率

（＝轉速/60×分辨率）注意要留有余度7、保護結構（防水，防油，灰塵等）8

、軸的旋轉啟動轉矩9

、輸出電路方式

（長距離時，要選擇線路激勵器）如單相聯接，用于單方向計數，單方向測速。A.B兩相聯接，用于正反向計數、判斷正反向和測速。A、B、Z三相聯接，用于帶參考位修正的位置測量。A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離。對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米。單元二機械位移傳感器選用三、光柵尺選型1、

準確度等級的選擇。數控機床配置線性光柵尺是了提高線性坐標軸的定值精度、再復定位精度，所以光柵尺的準確度等級是首先要考慮的，光柵尺準確度等級有±

0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。根據設計精度要求來選擇準確度等級，值得注意的是在選用高精度光柵尺時要考慮光柵尺的熱性能，它是機床工作精確度的關鍵環節，即要求光柵尺的刻線載體的熱膨脹系數與機床光柵尺安裝基體的熱膨脹系數相一致，以克服由于溫度引起的熱變形。另外光柵尺最大移動速度可達120m/min，目前可完全滿足數控機床設計要求；單個光柵尺最大長度為3040mm，如控制線性坐標軸大于3040mm時可采用光柵尺對接的方式達到所需長度。2、

測量方式的選擇。光柵尺的測量方式分增量式光柵尺和絕對式光柵尺兩種，所謂增量式光柵尺就是光柵掃描頭通過讀出到初始點的相對運動距離而獲得位置信息，為了獲得絕對位置，這個初始點就要刻到光柵尺的標尺上作為參考標記，所以機床開機時必須回參考點才能進行位置控制。而絕對式光柵尺以不同寬度、不同問距的閃現柵線將絕對位置數據以編碼形式直接制作到光柵上，在光柵尺通電的同時后續電子設備即可獲得位置信息，不需要移動坐標軸找參考點位置，絕對位置值從光柵刻線上直接獲得。絕對式光柵尺比增量式光柵尺成本高20％左右，機床設計師因考慮數控機床的性價比，一般選用增量式光柵尺，既能保證機床運動精度又能降低機床成本。但是絕對式光柵尺開機后不需回參考點的優點是增量式光柵尺無法比擬的，機床在停機或故障斷電后開機可直接從中斷處執行加工程序，不但縮短非加工時間提高生產效率，而且減小零件廢品率。因此在生產節拍要求格或由多臺數控機床構成的自動生產線上選用絕對式光柵尺是最為理想的。3、

輸出信號的選擇。光柵尺的輸出信號分電流正弦波信號、電壓正弦波信號、TTL矩形波信號和TTL差動矩形波信號四種，雖然光柵尺輸出信號的波形不同對數控機床線性坐標軸的定位精度、重復定位精度沒有影響，但必須與數控機床系統相匹配，如果輸出信號的波形與數控機床系統不匹配，導致機床系統無法處理光柵尺的輸出信號，反饋信息、補償誤差對機床