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1　磁柵尺丈量的作業(yè)原理［1］
　　磁柵尺是在非導(dǎo)磁資料上涂一層10～20 μm的磁膠 。這種磁膠多是鎳-鈷合金高導(dǎo)磁性資料與樹(shù)膠相混合制成的 ,其抗拉強(qiáng)度要高一些,不易變形。然后在這條磁性帶上記載磁極,N極和S極相間改變 ,在磁帶上錄成N極和S極是用錄磁磁頭來(lái)制成的,將持平節(jié)距(常為200 μm或50 μm)周期改變的電信號(hào)以磁的辦法記載到磁性尺上,用它做為丈量位移的基準(zhǔn)尺在檢查位移時(shí),用拾磁磁頭讀取記載在磁性標(biāo)尺上的磁信號(hào),經(jīng)過(guò)檢查電路將位移量用數(shù)字顯現(xiàn)出來(lái)或送入方位環(huán)。丈量用的磁柵與一般的磁帶不一樣。丈量用的磁柵磁性標(biāo)尺的等距錄磁的精度要高,需在高精度的專(zhuān)用錄磁設(shè)備上對(duì)磁柵標(biāo)尺進(jìn)行錄磁。當(dāng)磁尺與拾磁磁頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很低或處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí),也能進(jìn)行方位丈量,丈量只與方位有關(guān),與速度無(wú)關(guān)。
1.1　磁性標(biāo)尺
　　磁性標(biāo)尺所涂的磁膠的剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br,矯頑磁力Hc都比較大,也即是這種資料的磁滯回環(huán)比較大。近幾年來(lái),跟著磁性資料的研討,有很多合適這種功能的資料,這種資料不易受到外界溫度電磁場(chǎng)的攪擾。磁性膜制好后,用錄磁磁頭在磁性尺上記載上持平節(jié)距的周期性磁化信號(hào),輸入到錄磁磁頭的電信號(hào)可以是來(lái)自基準(zhǔn)尺(即更高精度的磁尺),也可以來(lái)自于激光干涉儀。記載上磁信號(hào)的磁標(biāo)尺,就可以裝在機(jī)床上運(yùn)用。一般還在磁尺外表涂一層1～2 μm厚的保護(hù)層,以防止磁頭接觸到磁尺時(shí),對(duì)磁膜發(fā)生磨損。
1.2　拾磁磁頭
　　選用磁通呼應(yīng)型磁頭讀取磁尺上的磁信號(hào),這種磁頭的構(gòu)造如圖1所示,它是運(yùn)用可飽滿(mǎn)鐵芯的磁性調(diào)制器原理構(gòu)成的,在一般錄音磁頭上加有激磁線(xiàn)圈的可飽滿(mǎn)鐵芯,用5 kHz的激磁電流給該線(xiàn)圈激磁,發(fā)生周期性正反兩方向的磁化,當(dāng)磁頭靠近磁尺時(shí),磁力線(xiàn)在磁頭氣隙處進(jìn)入鐵芯閉合,被5 kHz的激磁電流所發(fā)生的磁通所調(diào)制,在線(xiàn)圈中得到該激磁電流的二次調(diào)制波電動(dòng)勢(shì)輸出,公式為:
e=E0sin(2πX/λ)sinωt
式中:E0為系數(shù)；λ為磁尺上磁信號(hào)的節(jié)距；X為磁頭在磁尺上的位移量；ω為激磁電流的倍頻。
　　運(yùn)用單磁頭輸出信號(hào)小,并且對(duì)磁尺上的磁化信號(hào)的節(jié)距和波形精度請(qǐng)求高,因而不能選用飽滿(mǎn)錄磁,為此,在運(yùn)用時(shí)將幾十個(gè)磁頭以必定辦法聯(lián)接起來(lái),構(gòu)成多磁頭串聯(lián)辦法,如圖2所示。每個(gè)磁頭以一樣距離λ/2裝備,并將相鄰兩個(gè)磁頭的輸出線(xiàn)圈反相串聯(lián),其總的輸出電壓是每個(gè)磁頭輸出電壓的疊加。當(dāng)相鄰兩個(gè)磁頭的距離λm/2剛好等于磁尺上磁化信號(hào)的節(jié)距的1/2和λ/λm=3,5,7時(shí),總的輸出即是最大。其它情況下總的輸出最小。為了區(qū)分磁頭與磁尺相對(duì)移動(dòng)的方向,一般選用兩組磁頭互相相距(m+1/4)λ(m為正整數(shù))的裝備,如圖3所示,它的輸出電壓分別為:
e1=E0sin(2π/λ)sinωt
e2=E0cos(2π/λ)sinωt
　　由上式可見(jiàn),若以其間的一相作為參閱信號(hào),則另一相將超前或滯后于參閱信號(hào)90°,由此來(lái)斷定運(yùn)動(dòng)方向。
2　檢查電路
　　磁柵檢查電路包括磁頭激磁電路、讀取信號(hào)的擴(kuò)大、濾涉及變相電路、細(xì)分的內(nèi)插電路、顯現(xiàn)及操控電路等幾個(gè)有些。
　　根據(jù)檢查辦法的不一樣,有幅值檢查和相位檢查兩種,以相位檢查運(yùn)用較多,相位檢查是以第一組磁頭的激磁電流移相45°,或?qū)⑺妮敵鲂盘?hào)移相90°,得下式:
e1=E0sin(2πX/λ)cosωt
　　　e2=E0cos(2π/X)sinωt　　　　
將兩組磁頭信號(hào)求和,得：
e=E0sin(ωt+2πX/λ)
　　磁柵檢查體系原理的方框圖如圖4所示,由脈沖發(fā)生器宣布400 kHz脈沖序列,經(jīng)80分頻,得到5 kHz的激磁信號(hào),再經(jīng)帶通濾波器成為正弦波后分紅兩路:一路經(jīng)功率擴(kuò)大器送到第一組的磁頭的激磁線(xiàn)圈;另一路經(jīng)45°移相,后由功率擴(kuò)大器送到第二組的激磁線(xiàn)圈,從兩組磁頭讀出信號(hào)(e1,e2),由求和電路去求和,即可得到相位隨位移X而改變的合成信號(hào),將該信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)大、濾波、整形后成為10 kHz的方波,再與一相激磁電流(基準(zhǔn)相位)鑒相以細(xì)分內(nèi)插的原理,即可得到分辨率為5 μm(磁尺上的磁化信號(hào)節(jié)距200 μm)的位移丈量脈沖,該脈沖可送至顯現(xiàn)計(jì)數(shù)器或方位檢查操控回路。
3　磁柵尺的類(lèi)型
　　磁柵尺分平面型直線(xiàn)磁尺和同軸型線(xiàn)狀磁尺兩種。
3.1　平面型直線(xiàn)磁尺
　　這種磁尺有一種與金屬刻線(xiàn)尺的構(gòu)造類(lèi)似,一種與鋼帶光圈類(lèi)似。帶狀磁尺是用專(zhuān)用的金屬構(gòu)造設(shè)備。金屬支架將帶狀磁尺以必定的予應(yīng)力繃緊在構(gòu)造或支架中心,使磁性標(biāo)尺的熱膨脹系數(shù)與構(gòu)造或機(jī)床的熱膨脹系數(shù)相挨近。作業(yè)時(shí)磁頭與磁尺接觸,因?yàn)閹畲懦哂袕椥?答應(yīng)有必定的變形。這種磁尺可以做的比較長(zhǎng),一般做到1 m以上的長(zhǎng)度。
3.2　同軸型線(xiàn)狀磁尺
　　這是一淵源直徑2 mm的圓棍做成的磁尺,磁頭也是特殊構(gòu)造的,它把磁尺包在中心,是一種多空隙的磁道呼應(yīng)型的磁頭。這種構(gòu)造的長(zhǎng)處是輸出信號(hào)大,精度高,抗攪擾性好,缺陷是不易做的很長(zhǎng)(一般在1.5 m以下),熱膨脹系數(shù)較大,一般適用于小型精密機(jī)床及丈量機(jī)。
4　結(jié)　論
　　磁柵位移丈量設(shè)備一般做成獨(dú)立構(gòu)造,有各種不一樣長(zhǎng)度可供挑選。設(shè)備時(shí),只要把定尺固定在機(jī)床上的適當(dāng)?shù)姆轿?一個(gè)固定的滑潤(rùn)的平面上,調(diào)整好定尺與平面的平行度,把滑尺設(shè)備在需丈量位移方向的機(jī)床的部件上,調(diào)整好滑尺和定尺的平行度,調(diào)整結(jié)束符合請(qǐng)求后,與匹配的數(shù)顯表連接上,就可以完結(jié)機(jī)床作業(yè)時(shí)的方位丈量。磁柵尺在中小型機(jī)床上設(shè)備便利,因?yàn)榇艝懦呔哂信c鐵芯類(lèi)似的熱膨脹系數(shù),因而,受溫度影響小,加上它又具有抗機(jī)械振動(dòng)、鐵屑和油污染,并可以屏蔽外界磁攪擾,能確保精度請(qǐng)求,便于修理等長(zhǎng)處,可廣泛運(yùn)用在中小型鏜銑床上,是現(xiàn)在中小型鏜銑床上運(yùn)用的最好的方位丈量傳感器。

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