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數(shù)顯卡尺的原理
4 S5 X ]7 F N" c1 y3 j一,、容柵測(cè)長(zhǎng)概述
# m- P4 ]8 i2 T/ C- ^# a8 X容柵式測(cè)長(zhǎng)的主要(核心)部分是容柵傳感器,，容柵傳感器是國(guó)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(shí)可以構(gòu)成不同的測(cè)長(zhǎng)儀器。現(xiàn)已成功地在量具（如電子數(shù)顯卡尺,、千分尺）,、量?jī)x（如高度儀、坐標(biāo)儀）和機(jī)床數(shù)顯裝置（如機(jī)床行程測(cè)量）等方面得到應(yīng)用,。 2 {% H8 Q, r$ \' s- n
主要特點(diǎn)：測(cè)量精度高,，達(dá)5mm，量程大,，達(dá)1m,。 0 i- b- ?( Z% |; a2 ?
二、容柵傳感器定義 ' u8 b9 \. I3 r+ y* v
容柵傳感器是一大類(lèi)變面積原理的電容傳感器,，它的電極不止一對(duì),，電極排列呈梳狀，故稱為容柵傳感器,。具有 三大優(yōu)點(diǎn)：
: Q+ Q' S# H) h w6 D, N1,、為同組中有多個(gè)電極或多個(gè)電極并聯(lián)，極大地提高了靈敏度,；
0 \- E% A, z |, A6 B7 s$ {2,、一個(gè)大極距內(nèi)有多個(gè)發(fā)射電極，可細(xì)分,，實(shí)現(xiàn)小位移測(cè)量,；在定尺上有多個(gè)大電極，可計(jì)數(shù),，實(shí)現(xiàn)大位移測(cè)量,；
# v Z3 @; d! `% G* U, T3、由于增加了反射電極,，通過(guò)它的電容耦合和電荷傳遞作用,，使得傳感器的活動(dòng)部分（動(dòng)尺）與測(cè)量線路之間沒(méi)有活動(dòng)的引線。 " ^! d- ?# U) C9 S+ ?* c
三,、容柵傳感器的基本類(lèi)型及工作原理
+ w j: z3 O$ F z( \; j容柵傳感器可實(shí)現(xiàn)直線位移和角位移的測(cè)量,，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，容柵傳感器可分為三類(lèi)：
! @1 v- L% D3 D' J0 g0 O& a- [ t1．直線形容柵傳感器（長(zhǎng)容柵） & d, G% }) e0 u) _) {# ]. ~$ G
整個(gè)傳感器由兩組條狀電極群相對(duì)放置組成,，一組為動(dòng)?xùn)�,，另一組為定柵；動(dòng)?xùn)藕投磐ㄟ^(guò)靜電耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)其 位移的測(cè)量,。 ' s; x7 W7 R) ^( n( J, n8 ~
2．圓形容柵傳感器（片狀圓容柵）
' J8 h( T6 U/ W+ _$ q) T% `在圓盤(pán)形絕緣材料基底上鍍了多個(gè)輻射狀電極群,，兩同軸圓盤(pán)上的電極群相對(duì)應(yīng),，其電容耦合情況就反映了兩 圓盤(pán)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的角度。 3 \, Q; }# d4 h- p. z$ m
3．筒形容柵傳感器（柱狀圓容柵）
. H% O$ x# @9 D, z有兩個(gè)套在一起的同軸圓筒組成,，電極鍍?cè)趫A筒上,，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度的測(cè)量。長(zhǎng)容柵的結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示,。 : D0 W: S7 P' c0 ?! m8 J7 u
圖1 中,，1 為定尺，2 為動(dòng)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(dòng)尺和定尺的柵極面相對(duì)放置,，其間留有間隙,，形成一對(duì)對(duì)電容，這些電容并聯(lián)聯(lián)接,，根據(jù)電場(chǎng)理論并忽略邊緣效應(yīng),，其最大電容量為： , T8 k3 T. l' J( F9 r3 x6 Q
式中 n——?jiǎng)映邧艠O片數(shù) a，b——柵極片長(zhǎng)度和寬度,；
( c6 x& h+ S5 D- a0 q7 Q最小電容量理論上為零,，實(shí)際上為固定電容C0，為容柵固有電容,。當(dāng)動(dòng)尺沿x 方向平行于定尺不斷移動(dòng)時(shí),，每對(duì)電容 的相對(duì)遮蓋長(zhǎng)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(cè)得線位移值,。 5 q! K! H3 b0 p# t J# }) m
圓容柵傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖3 所示。 # E# @# Q: T5 Q6 q6 d+ J1 @
圖3 為片狀圓容柵,，它由同軸安裝的固定圓盤(pán)1 和可動(dòng)圓盤(pán)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(zhǎng)容柵相同，最大電容為：
$ h7 u4 w/ u/ t# r. J: m" Z9 s* [式中 r1,，r2 ——圓盤(pán)上柵極片外半徑和內(nèi)半徑； # g( J1 c! H: w5 |. a t
α——每條柵極片對(duì)應(yīng)的圓心角,。
. C0 b/ L6 F9 `1 m; T柱狀圓容柵的結(jié)構(gòu)示意如圖4 所示 9 L5 t7 l3 x) h, T, S& q
圖4 柱狀圓容柵的結(jié)構(gòu)原理圖
; Z0 S; k7 V3 |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(shí)就形成了一個(gè)可變電容器：定子,、轉(zhuǎn)子齒面相對(duì)時(shí)電容量最大,，錯(cuò)開(kāi)時(shí)電容量最小。 2 b6 e: j0 s, I- i( @
四,、容柵傳感器的測(cè)量電路
0 e1 `6 d! X8 Z& l! B7 Y1 ~容柵傳感器的測(cè)量電路形式有多種,，根據(jù)信號(hào)處理方式通常可分為調(diào)幅式和調(diào)相式測(cè)量電路[1],。 / j: o; A) |: L/ }6 B% N4 X! n
參考資料： [1] 強(qiáng)錫富主編,，《傳感器》，機(jī)械工業(yè)出版社,，1996 , W. S7 C p8 U, x' o
五,、容柵傳感器與光柵、磁柵和感應(yīng)同步器的關(guān)系 2 @/ V- b/ M7 u' K! C! o# _. M
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(cè)量傳感器,。這些裝置各有所長(zhǎng)，但成本較高,，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜,，對(duì)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(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有機(jī)床設(shè)備改 造中的應(yīng)用。容柵式測(cè)量系統(tǒng)具有重復(fù)性好,，精度高,，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不苛刻,，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn),；而且 相對(duì)光柵測(cè)量系統(tǒng)而言，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、造價(jià)低,、體積小、耗能少,、安裝使用方便,、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、分辨率高,、動(dòng) 態(tài)范圍寬等優(yōu)越性,，因此廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域。特別是其位移傳感器的可動(dòng)部分不需通電，從根本上解決了連線困難的問(wèn)題,。因而適用于多種機(jī)械設(shè)備的位移量數(shù)字化自動(dòng)顯示,。 9 A3 ^: M+ B/ z3 v
六、容柵式數(shù)顯卡尺生產(chǎn)廠家
- g) d( w" R( A9 f: l% Y青海量具刃具有限責(zé)任公司http://www.qlr.com.cn
2 d! k( N; `0 V x9 k/ W青海量具刃具有限責(zé)任公司創(chuàng)建于1955 年,，是中國(guó)最早生產(chǎn)千分尺的廠家,。該公司已成長(zhǎng)為中國(guó)量具行業(yè)規(guī)模最大的千分尺生產(chǎn)廠家。在中國(guó),，該公司生產(chǎn)的千分尺品種,、規(guī)格最為齊全。 2 o7 V3 t" i' n( d6 ~
桂林廣陸數(shù)字測(cè)控股份有限公司http://www.guanglu.com.cn ( {/ X/ a8 Z9 t* J$ ~
該公司下轄無(wú)錫廣陸儀表有限公司,、上海廣陸測(cè)控技術(shù)開(kāi)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(lèi)產(chǎn)品：電子數(shù)顯卡尺系列產(chǎn)品（通用和專(zhuān)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(dá)100 萬(wàn)套,，80%以上的產(chǎn)品出口到歐美等三十多個(gè)國(guó)家和地區(qū),。
2 n. h7 O7 K3 p7 }7 Y d上海量具刃具廠http://www.smctw.com.cn
. z p ~4 M- }& M! D) x上海量具刃具廠是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量具、量?jī)x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?jī)x和鋸片銑刀、立銑刀暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外,。
6 f( `' w$ G- b. B3 Z. T( G哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司http://www.harbin-links.com.cn ' g) g) Z5 m) z: X" ]. H
哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司(原哈爾濱量具刃具廠）是中國(guó)最大的精密工量具制造企業(yè)之一,。通過(guò) 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(cè)量?jī)x器,、六足并聯(lián)數(shù)控機(jī)床等,，是全國(guó)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),。 |
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樓主: cmx
發(fā)表于 2008-10-28 00:25:56
