新型光电编码位移传感器设计方案

2013-05-03 17:56

　　1 技术背景与主要设计挑战

　　目前的位移测量数显技术所用的传感器，常以模拟方式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。有研究资料表明，迅速发展的数字式位移传感器也得到了广泛的应用，其优点是信号直接送入计算机系统，如感应同步器、码盘、光栅式传感器、磁栅式传感器。本文推出的是一种称直接编码数显的位移传感器，也可称超长编码电子尺。与上述传感器相比：结构简单、性能稳定、使用方便、性价比优。与超声波、雷达、磁致等无接触的测量手段相比，是彻底改变了用电信号转换分度的方式，最大的优点是在使用过程中可与公制尺对照，标定检验方便，可信度高。

　　2 结构原理

　　本光电编码数显尺也称电子尺，是利用条形码数字化原理和机械移动触点数字化，二者巧妙结合的高科技产品。明确的说是用一定规格的黑点保持一定的间距直线排列组成的一群黑白点阵的集合，代表一个单元的刻度，相当于目前的直尺的线条刻度，也就是说用无数条黑白点阵集合，就可以代替了钢卷尺的无数条线条刻度，同时利用激光扫描器在此尺带上移动对无数条黑白点阵集合进行扫描，就可以方便的读出相应的数据。如同日常使用的条形码原理，也是利用黑白线条的间距组成一组编码，代表第一组数字1；在直线处相邻的位置也用同样的方法组成第二组编码，代表第二组数字2；依次类推可以在同一条尺条位置上编写很多组连续的自然数，如1、2、3、4、…。并且它们的间距为1毫米，这样连续编码的符号通过激光读码器便可以一一的读出整个数列，那么这条直线黑白符号和激光读码器就构成了我们称的光电编码数显位移传感器。结构如图1、图2、图3示。

图1 公制尺和光电编码尺在不锈钢尺带的同一面

图2 公制尺和光电编码尺在不锈钢尺带的异面

图3 扫描显示示意图

　　如图3示。扫描器上安装显示屏，可以构成单点显示，如果扫描器通过网络与计算机对接，可以实现多点显示。是测量长度（含各种几何尺寸）、位移、液位、船舶水线、闸门开度、阀门准确定位的现代化测量工具。其特点是：属光栅扫描原理、绝对编码组成、可正反运行、失点恢复运行、双刻度对照（公英制和自动）、自动显示、大量程（0-100米以上）、分辨率高（小于1毫米）、性能稳定（不受温度变化等环境干扰因素）、可以测量任意线型、操作方便、安全快捷。彻底改变了传统的模拟量4-20毫安电流分度的结构形式，不需要进行温度补赏等环境因素造成的麻烦，还具备存储、记忆、运算等综合处理功能，也可以与计算机对接进行更多高层次的数据信息管理，可以方便的输送到各个领域实现现代化科学管理。

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