磁性标尺和拾磁磁头简介

磁栅是一种利用电磁特性和录磁原理对位移进行检测的装置。它一般分为磁性标尺、拾磁磁头以及检测电路三部分。在磁性标尺上,有用录磁磁头录制的具有一定波长的方波或正弦波信号。检测时,拾磁磁头读取磁性标尺上的方波或正弦波电磁信号,并将其转化为电信号,根据此电信号,实现对位移的检测。磁栅按其结构特点可分为直线式和角位移式,分别用于长度和角度的检测。磁栅具有精度高、复制简单以及安装调整方便等优点,而且在油污、灰尘较多的工作环境使用时,仍具有较高的稳定性。磁栅作为检测元件可用在数控机床和其他测量机上。

1、磁性标尺

一般由非导磁材磁性标尺(简称磁尺)可分为两部分,即磁性标尺基体和磁性膜。磁性标尺的基体料(如玻璃、铜、铝或其他合金材料)制成。磁性膜是化学涂敷、化学沉积或电镀在磁性标尺基体上的一层厚10~20μm的磁性材料,该磁性材料均匀分布在磁性标尺的基体上,且成膜状,故称磁性膜。磁性膜上有用录磁方法录制的波长为λ的磁波。对于长磁性标尺来说,其磁性膜上的磁波波长一般取0.005,0.01,0.20,1mm等几种;对于圆磁性标尺,为了等分圆周,录制的磁波波长不一定是整数值。

在实际应用中,为防止磁头对磁性膜的磨损,一般在磁性膜上均匀地涂上一层厚1~2μm的耐磨塑料保护层,以提高磁性标尺的寿命。

按磁性标尺基体的形状,磁栅可分为实体式磁栅、带状磁栅、线状磁栅和回转形磁栅。前三种磁栅用于直线位移测量,后一种用于角位移测量。各种磁尺结构形状见图4-18所示。

 

图4-18 各种磁尺结构示意图
(a)实体式磁尺(b)带状磁尺(c)现状磁尺(d)回转形磁尺

2、拾磁磁头

拾磁磁头是进行磁电转换的器件,它将磁性标尺上的磁信号检测出来,并转换成电信号。磁栅的拾磁磁头与一般录音机上使用的单间隙速度响应式磁头不同,它不仅能在磁头与磁性标尺之间有一定相对速度时拾取信号,而且也能在它们相对静止时拾取信号。这种磁头叫做磁通响应式磁头,其结构如图4-19所示,它的一个明显的特点就是在它的磁路中设有“可饱和铁心”,并在铁心的可饱和段上绕有两个可产生不同磁通方向的激磁绕组N2和N3。

 

图4-19 磁通响应式磁头

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