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磁栅的工作原理

在实际应用时，为了提高拾磁绕组中感应电势的幅值，常将空间上相距的几个磁头的线圈串联起来，作为一组拾磁磁头。

磁栅作为测量元件，根据对磁头上拾磁绕组中感应电势的不同处理方法，可做成鉴相式工作状态和振幅式工作状态两种。无论哪一种工作状态，都必须设置两个或两组间距为(n±1／4)的拾磁磁头，如图4-22所示，n是任意整数。

 

图 4-22 双磁头配置原理图

1鉴相式工作状态

对图4-22所示的两组磁头A和B的激磁绕组分别通以同频率、同相位、同幅值的激磁电流

                            （4—29）

取磁尺上的某N点为起点，若A磁头离开起点的距离为x，则A和B磁头上拾磁绕组输出的感应电势二次谐波为

                                               （4—30）

                   （4—31）

 

式中——激磁电流幅值；

——磁头输出的感应电势二次谐波幅值；

——激磁电流频率的二倍值。

把A磁头输出的感应电势中的sint移相／2，则得到

=()sin(2／)x                            （4—32）

将和相加，于是有

                            （4—33）

通过鉴别e和sint之间的相位差(2／)x，便可检测出磁头相对于磁尺的位移x。鉴别e和sint之间的相位差，与鉴相式旋转变压器及鉴相式感应同步器的原理和方法一致，它们的信号处理和应用方式也一样，请参见鉴相式旋转变压器的信息处理及应用。

 

2、振幅式工作方式

同鉴相式工作状态一样，对两组拾磁磁头A，B的激磁绕组通以同频率、同相位、同幅值的激磁电流，即从两磁头绕组输出感应电势，感应电势的二次谐波为

      （4—34）

这是磁头给出的原始信息。如果我们用检波器将和中的高频载波滤掉，便可得到相位差为／2的两路交变电压信号，即

                           （4—35）

                             （4—36）

与光栅测量元件的信息处理方式一样，首先，对和进行放大、整形，将和转换成两路相差1／4周期的方波信号。此方波信号与被测位移即磁头相对于磁性标尺的位移有如下对应关系：

(1)方波信号每变化一个周期，即或变化一个周期，磁头相对于磁性标尺增加或减少一个波长的距离。

(2) 方波信号变化频率越高，即变化越快，表示磁头相对磁性标尺的移动速度越大。

(3) 因两磁头在空间上相差／4，即或的周期，与光栅读数头中的光敏元件布置方式相同。因此，由和转换而来的两路方波信号的超前滞后关系反映了磁头相对于磁性标尺的移动方向。

这两路方波信号经鉴向倍频之后，就变成了便于应用的正反向数字脉冲信号，具体线路与光栅信息处理线路相同，不再重述。

振幅式工作状态信息处理框图如图4-23所示。

图4-23  振幅式工作状态工作原理