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數(shù)顯卡尺的原理 / P( x" j& l9 _4 l& c
一、容柵測長概述 . H7 I; @* A; [7 e4 P# P% ~7 T
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(shí)可以構(gòu)成不同的測長儀器�,，F(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(jī)床數(shù)顯裝置（如機(jī)床行程測量）等方面得到應(yīng)用,。 6 n# t9 B' A' V9 B" x& [* g
主要特點(diǎn)：測量精度高,，達(dá)5mm，量程大,，達(dá)1m,。 3 K; z: j8 h2 n3 O
二、容柵傳感器定義
; q. {9 r7 A$ u H; J& @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(diǎn)：
4 w* A, \; Y! m* v. B& u1,、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,； ) r( F0 T7 ?2 l
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)大位移測量,； : V0 b( H1 P5 h% y4 K
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。 . F1 X9 C4 l% h, T8 u' Z3 @: u9 y
三,、容柵傳感器的基本類型及工作原理
4 e- K5 f/ G0 |- W- ], {% N容柵傳感器可實(shí)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： / s& |- O: t" h1 c
1．直線形容柵傳感器（長容柵） & Q: }1 A0 {- M4 u
整個(gè)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(shí)現(xiàn)其 位移的測量,。 * S. A# {; y+ R, n, G
2．圓形容柵傳感器（片狀圓容柵）
6 |8 [! n7 ?& S8 b8 E在圓盤形絕緣材料基底上鍍了多個(gè)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,。 3 }( o B4 X' q5 A$ p
3．筒形容柵傳感器（柱狀圓容柵）
# r$ I$ w$ |0 U2 j" r N有兩個(gè)套在一起的同軸圓筒組成,，電極鍍在圓筒上，可實(shí)現(xiàn)長度的測量,。長容柵的結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示,。 9 R( C$ j5 _7 G2 [: y
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： 6 U o; s: k8 D# ?' |: }3 r! H! q$ W
式中 n——動尺柵極片數(shù) a,，b——柵極片長度和寬度,；
# R6 x3 }- l) k; C% v. l# A% F! M. s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)動尺沿x 方向平行于定尺不斷移動時(shí)，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,。 K$ d3 Y7 S; T1 ~; Y, F
圓容柵傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖3 所示。 9 ^4 M' E! q8 Y! h7 a4 D( s
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：
7 Y0 U6 P$ t2 j: x式中 r1,，r2 ——圓盤上柵極片外半徑和內(nèi)半徑,；
- Q+ \* d: P0 i8 Jα——每條柵極片對應(yīng)的圓心角,。
. @- q! U: h, \柱狀圓容柵的結(jié)構(gòu)示意如圖4 所示 2 R5 X8 A1 ?6 B5 c
圖4 柱狀圓容柵的結(jié)構(gòu)原理圖 7 M: @5 Z5 A( a
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)子齒面相對時(shí)電容量最大,，錯(cuò)開時(shí)電容量最小,。 ! g2 @9 G$ Y! Y) Z
四,、容柵傳感器的測量電路 7 C& j/ p& R! t. H
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�,？煞譃檎{(diào)幅式和調(diào)相式測量電路[1]。 % X& P$ b( E# X
參考資料： [1] 強(qiáng)錫富主編,，《傳感器》,，機(jī)械工業(yè)出版社，1996
6 s3 S& n& {$ _9 F3 y9 v: C五,、容柵傳感器與光柵,、磁柵和感應(yīng)同步器的關(guān)系 / w0 P; F" L0 I$ j. o
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(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有機(jī)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(qiáng),，對環(huán)境要求不苛刻，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn),；而且 相對光柵測量系統(tǒng)而言,，它具有結(jié)構(gòu)簡單、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 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(jī)械設(shè)備的位移量數(shù)字化自動顯示。
/ e; q$ s2 p& f: Z5 G% N六,、容柵式數(shù)顯卡尺生產(chǎn)廠家 5 }* f, W8 e% D
青海量具刃具有限責(zé)任公司http://www.qlr.com.cn
9 X1 O" H, J y# g! p2 l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,。
4 k% v( c' r } _. J桂林廣陸數(shù)字測控股份有限公司http://www.guanglu.com.cn
. ~7 |4 z# {! l9 G. }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(dá)100 萬套，80%以上的產(chǎn)品出口到歐美等三十多個(gè)國家和地區(qū),。 2 V* k- Q n6 }' Z1 |# y/ c
上海量具刃具廠http://www.smctw.com.cn 8 U, O( X- @; G. P% U) S8 ?( N3 ?6 D; u! W
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。
5 f0 _3 t9 \& F L哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司http://www.harbin-links.com.cn
% p8 J- _! \3 {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(jī)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)。 |
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樓主: cmx
發(fā)表于 2008-10-28 00:25:56
