[实用新型]高精度数字式直线位移传感器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种直线位移传感器，具体地说，是涉及一种具有很高精度的数字式直线位移传感器。

背景技术：

在工业生产中，尤其在航空航天、自动军械装备等领域要求直线位移检测具有更高的精度和分辨率，这就对直线位移传感器的要求大大增强。当前用于直线位移测量的传感器种类很多，但现有的传感器在实际应用中或多或少都存在着一些问题，有的设备复杂、成本高，有的对环境要求高，有的精度低、线性范围小，有的结构复杂、工艺要求高。如电容式传感器结构简单、动态响应快，但容易受寄生电容和外界干扰。电感式传感器结构简单、输出功率大，输出阻抗小，抗干扰能力强，但它动态响应慢，易受磁场干扰。磁栅传感器安装使用方便，成本低，单精度不高，使用时需屏蔽，抗干扰能力差。光栅尺测量精度高，可控性好，被普遍采用。如德国HEIDENHAIN、日本MITUTOYO等公司生产的直线位移光栅尺精度和分辨率很高。但光栅尺对使用环境要求高，要求光栅运行平稳、无突变和相对低速，且不能受工业现场粉尘、油污和水气污染。国产的光栅传感器份量重、精度低、性能不稳定，而进口的高精度光栅尺价格昂贵。此外光纤直线位移传感器及激光传感器均存在成本高的问题。

发明内容：

本发明提供一种结构简单、安装方便、成本低、测量精度和分辨率高的高精度数字式直线位移传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高精度数字式直线位移传感器，其特征是：包括电机驱动的光栅盘，光栅盘上设有一条透光刻线，光栅盘上方设置直线轨道，直线轨道两端分别固装一个反射式红外光电传感器，另有一个反射式红外传感器与直线轨道上的移动物体连接，光栅盘面向反射式红外传感器的一面为光亮面。

本实用新型所述的高精度数字式直线位移传感器的有益效果主要表现在：

1.结构简单，光栅盘制作简单，只须开一条透光刻线，线宽不需要很窄，只要能够使所采用的反射式光电传感器工作就可以。安装方便，实现数字化非接触式检测。

2.成本低，测量范围大。

3.精度和分辨率高，在保持电机转速稳定的前提下，采用高频脉冲填充法，可获得很高的精度。

4.测量前无须调零，无须判向电路，可通过软件直接判向，方便了检测过程。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型所述的高精度数字式直线位移传感器结构图；

图2是本实用新型所述的直线位移传感器测量原理俯视简图1；

图3是本实用新型所述的直线位移传感器测量原理时序图1；

图4是本实用新型所述的直线位移传感器测量原理俯视简图2；

图5是本实用新型所述的直线位移传感器测量原理俯视简图3；

图6是本实用新型所述的直线位移传感器测量原理时序图2。

具体实施方式：

一种高精度数字式直线位移传感器，包括电机6驱动的光栅盘5，光栅盘上设有一条透光刻线7，光栅盘上方设置直线轨道4，直线轨道两端分别固装一个反射式红外光电传感器1、2(静传感器)，另有一个反射式红外传感器3(动传感器)与直线轨道上的移动物体连接，光栅盘面向反射式红外传感器的一面为光亮面。

使用的圆光栅只开有一条透光刻线，光栅盘采用反射性能较好的亚光铝等材料制作，其面向反射式光电传感器的一面为光亮面。当透光刻线经过反射式光电传感器时，传感器输出一低电平脉冲。当刻线不经过反射式光电传感器时，传感器的红外发射管发出的光经光栅盘面反射，接收端输出高电平。4为物体直线运行轨道，被测物体沿轨道直线运行，反射式光电传感器1、2固定在轨道两端，反射式光电传感器3跟随被测物体运动。为了分析方便，以下将反射式光电传感器1、2简称为“静传感器1”、“静传感器2”，反射式光电传感器6简称为“动传感器”，同步电机的转速简称为“同步转速”。

1.被测物体移动方向与同步转向相同

测量原理俯视图如图2所示，设同步转向为顺时针方向，n为同步转速，被测物体初始位置在A0处，在测量前先启动同步电机(或步进电机)带动光栅盘转动，光栅透光刻线分别经过静传感器1、动传感器、静传感器2后，会依此输出三个脉冲信号(假设经过处理后均为负脉冲信号)。