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磁尺检测装置的结构及工作原理

磁尺由磁性标尺、磁头和检测电路组成,该检测装置如图3-34所示。磁性标尺一般采用非导磁材料做基体,在上面镀上一层0~30μm厚的高导磁材料,形成均匀膜,再用录磁磁头在尺上记录相等节距的周期性的方波、正弦波或脉冲磁化信号,作为测量的基准。最后在磁尺表面涂上一层1~2μm厚的保护层,以防磁尺与磁头频繁接触而引起的磁膜磨损。
 

 
图3-34磁尺的结构


磁头是进行磁—电转换的变换器,它把反映空间位置的磁信号转换为电信号输送到检测电路中去,其原理与录音磁带的原理相同。但录音磁带的磁头(称为速度响应型磁头)只有和磁带之间有一定相对运动速度时,才能检测出磁化信号。这种磁头只能用于动态测量。而检测数控机床位置时,为了在低速运动和静止时也能进行位置检测,必须采用磁通响应型磁头。磁通响应磁头由铁芯、两个产生磁通方向相反的激磁绕组和两个串联的拾磁绕组组成。将高频激磁电流通入激磁绕组时,在磁头上产生磁通,当磁头靠近磁尺时,磁尺上的磁信号产生的磁通进入磁头铁芯,并被高频激磁电流产生的磁通所调制。于是在拾磁线圈中产生一个周期性的感应电势U该电势在一个周期内两次过零,两次出现峰值。
U=U0sin(2xπ)sinωt
式中:U0为感应电压系数;λ为磁尺磁化信号的节距;x为磁头相对于磁尺的位移;ω为激磁电流的角频率。可见磁头输出信号的幅值是位移x的函数,只需测出U过零次数,即可得到位移大小

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