光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。
光栅式传感器(optical grating transducer)指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线,刻线密度为 10~100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应,因而能提高测量精度。传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成(见图)。标尺光栅相对于指示光栅移动时,便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动,并直接照射到光电元件上,在它们的输出端得到一串电脉冲,通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出,直接显示被测的位移量。传感器的光路形式有两种:一种是透射式光栅,它的栅线刻在透明材料(如工业用白玻璃、光学玻璃等)上;另一种是反射式光栅,它的栅线刻在具有强反射的金属(不锈钢)或玻璃镀金属膜(铝膜)上。这种传感器的优点是量程大和精度高。光栅式传感器应用在程控、数控机床和三坐标测量机构中,可测量静、动态的直线位移和整圆角位移。在机械振动测量、变形测量等领域也有应用。
光栅的分类
光栅传感器的结构
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探头对正被测量表面,它能精确地探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化。探头由线圈、头部、壳体、高频电缆、高频接头组成,线圈是探头的核心,它是整个传感器系统的敏感元件,线圈的物理尺寸和电气参数决定传感器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定性。
电涡流传感器原理:
电涡流位移传感器能测量被测体(必须是金属导体)与探头端面的相对位置。
电涡流位移传感器长期工作可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响,常被用于实时监测,可以分析出设备的工作状况和故障原因,有效地对设备进行保护及进行预测性维修。
从转子动力学、轴承学的理论上分析,大型旋转机械的运行状态主要取决于其核心——转轴,而电涡流位移传感器能直接测量转轴的状态,测量结果可靠、可信。过去,对于机械的振动测量采用加速度传感器或速度传感器,通过测量机壳振动,间接地测量转轴振动,测量结果的可信度不高
系统主要包括探头、延伸电缆(用户可以根据需要选择)、前置器和附件
探头头部采用耐高低温的PPS工程塑料,通过“二次注塑”工艺将线圈密封其中。这项技术增强了探头头部的强度和密封性,在恶劣环境中可以保护头部线圈可靠工作。头部直径取决于其内部线圈直径,由于线圈直径取决传感器系统的基本性能——线性量程,因此我们通常用头部直径来分类和表征各型号探头,一般情况传感器系统的线性量程大致是探头头部直径的1/2-1/4。我们为DF3100系列设计了Φ5、Φ8、Φ11、Φ25、Φ35、Φ50六种标准直径的头部体,也可生产其它规格的头部体。
延伸电缆
作为系统的一个组成部分,延伸电缆(如图1-6所示)用来连接和延长探头与前置器之间的距离,您可以对延伸电缆长度和是否需要带铠装进行选择,选择延伸电缆的长度应该使延伸电缆长度与配套前置器所要求的长度一致(5m或9m),铠装选择的情况同探头电缆
前置器是一个电子信号处理器。一方面前置器为探头线圈提供高频交流电流;另一方面,前置器感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化,经过前置器的处理,产生随探头端面与被测金属导体间隙线性变化的输出电压或电流信号。
前置器统一一种安装尺寸,提供两种输出方式:
前置器
外型尺寸:77mm*37mm*61mm
安装尺寸:面板安装:51mm*51mm,采用四个M4*15螺栓安装;(作为产品附件提供)
导轨安装:直接卡入DIN轨道,安装方便。(作为产品附件提供)
电压输出:供电电源Ut:-20Vdc~ -26Vdc,输出电压极限:-0.7~(Ut+1)V;
线性范围输出起始电压:-2V。(一般为:-2~-18Vdc输出)
电流输出:供电电源Ut:+18Vdc~+30Vdc,输出电流:4-20mA。
探头插座是与探头和延伸电缆接头同一系列的高频插座,电源、输出端子是标准的重载隔离型三端接线端子。
前置器外壳是用铝铸造而成,表面已进行喷塑处理。为了屏蔽外界干扰,在前置器内部已将壳体与信号公共端(信号地)连接;在底板和安装孔处都加装了工程塑料绝缘,这样可以保证在安装前置器时,使前置器壳体与大地隔离(即所谓“浮地”)。
将工程塑料底板扳开,可以对前置器进行校准(校准的详细介绍见第三章),除非需要进行传感器系统重新校准或前置器出现故障,一般不要打开底板。
拉绳位移传感器由可拉伸的不锈钢绕在一个有螺纹的轮毂上,此轮毂与一个由Sendx专门研制的精密旋转感应器连接在一起,被测目标的位置变化导致钢绳的直线运动会被装换成轮毂的角度(旋转)运动。
从而被角度传感原件(编码器或超高精度电位器)检测到并转换成标准的电信号输出。
拉绳位移传感器又称拉绳传感器、拉绳传感器、拉绳电子尺、拉绳编码器。拉绳位移传感器是直线位移传感器在结构上的精巧构成,充分结合了角度传感器和直线位移传感器的优点;
成为一款安装尺寸小、结构紧凑、测量行程大、精度高的传感器,行程从几百毫米至十几米不等。
拉绳位移传感器原理和参数
拉绳式位移传感器的功能是把机械运动转换成可以计量,记录或传送的电信号。
拉绳位移传感器由可拉伸的不锈钢绳绕在一个有螺纹的轮毂上,此轮毂与一个精密旋转感应器连接在一起,感应器可以是增量编码器,绝对(独立)编码器,混合或导电塑料旋转电位计,同步器或解析器。
操作上,拉绳式位移传感器安装在固定位置上,拉绳缚在移动物体上。拉绳直线运动和移动物体运动轴线对准。运动发生时,拉绳伸展和收缩。一个内部弹簧保证拉绳的张紧度不变。
带螺纹的轮毂带动精密旋转感应器旋转,输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号。测量输出信号可以得出运动物体的位移、方向或速率。
常用参数有测量行程、输出信号模式、线性度、重复性、分辨率、线径规格、出线口拉力、最大往返速度、重量、输入电阻值、功率、工作电压、工作温度、震动、防护等级等。