[实用新型]有源动态磁头

说明书

本实用新型涉及到直线和角度位置度的测量、控制装置，特别是用于高精度磁栅系统中的动态磁头。

磁栅检测系统是由磁栅尺（测量角位移时用磁栅盘）、读出磁头、信号处理电路、检测显示电路（用于控制检测时，采用伺服控制电路）组成。按照公知的方法，系统工作时，由于磁栅尺和动态磁头之间的相对运动，原录制于磁栅尺上的磁信号由动态磁头读出，变为电信号（约为几个毫伏的模拟信号），并由导线输出，经前置放大电路放大到几十～一百多毫伏，然后再传输到集中控制单元中，再经过放大、整形、滤波处理后，去执行相应的检测运算或控制等功能。

磁头是磁栅检测系统中的关键元件，动态磁头其输出的电压幅度与磁头相对于磁栅尺的运动速度成正比，可广泛地用于动态连续测量。并可作为闭环控制中的位置检测元件。

在精密机床及数控机床中运用的磁栅检测系统。由于机床的工作特性。决定了磁头的速度一般均处于较低的工作状态。这就使得动态磁头检出的信号较弱（典型值在3～10毫伏的数量级）。这样的信号电压值。在电气干扰比较严重的生产现场，可靠性较差。尤其是微弱信号必须经过较长导线传送时，外界干扰就愈发明显。因此，提高磁头的输出信号幅度，一直是该技术领域急待解决的难题。日本专利（昭47－26338）介绍了一种多个磁头绕组串联组成为一个磁头体的多磁隙磁头技术，该技术采用薄膜光刻工艺。将若干绕组串联起来，以提高磁头整体的输出信号幅度。采用这种技术，磁头输出信号幅度也只提高到几百毫伏水平，仍以正弦信号输出。并且，这种技术的生产条件要求高，技术难度大。因此，不易在我国广泛推广。

本实用新型的任务是提供一种制造容易、造价低廉、使用方便、可靠的新型的有源动态磁头，这种磁头，能较大幅度地提高磁头体的输出信号幅值，有较强的抗干扰能力，能在干扰严重的生产现场稳定地工作。

本实用新型的技术方案是，在普通单磁隙磁头（1）上，安装有电气盒（2）和外接插座（3）。电气盒（2）内的印刷板（12）上，安装有无源低通滤波器电路（5）、微电压跟随电路（6）、有源带通滤波器电路（7）、主放大器电路（8）、无源高通滤波器电路（9）、整形电路（10）、电源驱动电路（11）。电气盒壳体（2）是一屏蔽体。

参看图3，其电路组成是：无源低通滤波器电路（5）是由电容C₁、C₂和电阻R₁构成，微电压跟随电路（6）是由集成电路IC₁和电阻R₂、R₃构成，有源带通滤波器电路（7）和主放大器电路（8）是由集成电路IC₁及电容C₃、C₄、电阻R₅、R₆构成，无源高通滤波器电路（9）是由电容C₄、C₅电阻R₇构成。整形电路（10）和电流驱动电路（11）是由集成电路IC₂及电阻R₈、R₉、R₁₀构成。

工作原理是：安装于一对运动副上的磁栅与有源动态磁头，有相对位移时，录制于磁栅尺上的磁信号、由有源动态磁头中的电磁测量头（4）（即普通单磁隙磁头）。读出一个微弱的正弦电压信号，该读出信号被无源低通滤波器（5）滤除非工作信号的高频干扰，使工作信号进入微电压跟随电路（6），有源带通滤波器电路（7），进一步滤除非工作频带外的高、低频干扰，只允许一定带宽的工作信号通过，再通过主放大器电路（8）进一步放大。通过一个无源高通滤波器（9）再一次限制非工作频率的低频干扰通过。由于上述三级混合式带通滤波器的共同作用，对非工作信号的干扰，产生了极强的抑制和滤波效果。排除了干扰的信号，再经过整形电路（10），将正弦波信号变成方波信号，经电流驱动电路（11），以方波输出，且具有较强的电流负载能力。其输出信号可达12V。以上从信号检出到处理的全过程都是在改进后的有源动态磁头里完成的。