磁栅传感器的应用

3.4.3　磁栅传感器的应用

现以应用较为成熟的鉴相型磁栅数字式位移显示装置（简称为磁栅数显表）作为磁栅传感器应用例子，如图3-18所示。

图3-18　鉴相型磁栅数显表框图

图中400kHz晶体振荡器是磁头激励磁及系统逻辑判别的信号源。由振荡器输出电路进行细分与输出400kHz的方波信号，经“十分频”和“八分频”电路后，变为5kHz的方波信号，并同时被分相为0°和45°两激励磁信号，此两路激励磁信号分别送入激励磁功率放大器I和Ⅱ进行功率放大，然后对磁头进行激励磁。功率放大器中设有一电位器，对输出的激励磁电压进行调整，保证两相激励磁电压对称。

两只磁头的输出信号分别送到各自的“偏磁幅值调整电路”，以便保证两路信号的最大幅值相等。由于磁头铁心存在剩磁，所以设置偏磁调整电位器，对磁头的输出加上一微小的直流电流（称之为偏磁电流），通过调整偏磁电位器以使两磁头的剩磁情况对称，可以获得两路较对称的输出电信号。经过上述处理后，将两路信号送入求和放大电路，使输出的合成信号的相位与磁头和磁栅的相对位置相对应，再将此输出信号送入“带通滤波器”，滤去高频、基波和干扰等无用的信号波，取出二次谐波（10kHz的正弦波），此正弦波的相位角随磁头与磁栅的相对位置变化而变化。当磁头相对磁栅移动一个节距W=0.20mm时，其相位角就变化了360°，检测此正弦波的相位变化，就能得到磁头和磁栅的相对位移量的变化。

为了检测更小的位移量，需要在一个节距内进行电气细分，即将输出的正弦波送到限幅整形电路，使其成为方波，经“相位微调电路”，进入“检相内插细分”电路。每当相位变化90°时，检相内插细分电路输出一个计数脉冲，此脉冲表示磁头相对磁栅位移5μm，因

磁头相对磁栅的位移方向是由相位超前或滞后一个预先设计好的基准相位来判别的。例如，磁头相对磁栅向右移动时，相位是超前的，则检相内插电路输出“+”脉冲；若反之，检相内插电路输出“-”脉冲。“+”和“-”脉冲经方向判别电路送到可逆计数器记录下来，再经译码显示电路指示出磁头与磁栅的相对位移量。

如果位移量小于5μm时，则检相内插电路关闭，无计数脉冲输出，此时其位移量由表头指示出来。此外，系统还设置了置数、复位和预置“+”、“-”符号。为了保证末位数字显示清晰，仪器还设置了相位微调电路等。