1、第 2 章习题解答 2.l 数控机床对位置检测装置有何要求?怎样对位置检测装置进行分类？ 数控机床对位置检测装置的要求如下： 受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强； 在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求； 使用维护方便，适应机床工作环境； 成本低。对位置检测装置按检测方式分为直接测量和间接测量；按测量装置编码方式分为增 量式测量和绝 对式测量；按检测信号的类型分为数字式测量和模拟式测量。 2.2 简述旋转变器的工作原理，并说明它的应用。 旋转变压器是根据互感原理工作的。它的结构设计与制造保证了定子与转子之间的空气隙内的磁 通分布呈正（余）弦规律，当定子绕组上
2、加交流激磁电压（为交变电压，频率为24kHz）时，通过 互感在转子绕组中产生感应电动势，其输出电压的大小取决于定子与转子两个绕组轴线在空间的相对 位置 角。两者平行时互感最大，副边的感应电动势也最大；两者垂直时互感为零，感应电动势也 为零。感应电势随着转子偏转的角度呈正（余）弦变化。 使用旋转变压器作位置检测元件，有两种方法：鉴相型和鉴幅型应用。 2.3 简述感应同步器的工作原理，并说明它的应用。 感应同步器的工作原理与旋转变压器的工作原理相似。当励磁绕组与感应绕组间发生相对位移 时，由于电磁耦合的变化，感应绕组中的感应电压随位移的变化而变化，感应同步器和旋转变压器就 是利用这个特点进行测量的
3、。所不同的是，旋转变压器是定子、转子间的旋转位移，而感应同步器是 滑尺和定尺间的直线位移。 根据励磁绕组中励磁供电方式的不同，感应同步器可分为鉴相工作方式和鉴幅工作方式。 2.4 简述光栅的构成和工作原理。 光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测元件，它主要由光栅尺( 包括标尺光栅和指示光 栅) 和光栅读数头两部分组成。光栅读数头由光源、透镜、指示光栅、光敏元件和驱动线路组成。读 数头的光源一般采用白炽灯泡。白炽灯泡发出的辐射光线，经过透镜后变成平行光束，照射在光栅尺 上。光敏元件是种将光强信号转换为电信号的光电转换元件，它接收透过光栅尺的光强信号，并将 其转换成与之成比例的电压信号。由于
4、光敏元件产生的电压信号一般比较微弱，在长距离传送时很容 易被各种干扰信号所淹没、覆盖，造成传送失真。为了保证光敏元件输出的信号在传送中不失真，应 首先将该电压信号进行功率和电压放大，然后再进行传送。驱动线路就是实现对光敏元件输出信号进 行功率和电压放大的线路。 2.5 简述磁栅的构成和工作原理。 磁栅由磁性标尺，拾磁磁头和检测电路组成。励磁电流在一个周期内两次过零、两次出现峰值。 对应的磁开关通断各两次。磁路由通到断的时间内，输出线圈中交链磁通量 0 0 ；磁路由断到通 的时间内，输出线圈中交链磁通量由 0 0 。0 是由磁性标尺中磁信号决定，由此可见输出线圈 中输出的是一个调幅信号。 2.6 简述光电脉冲编码器的构成和工作原理。 光电脉冲编码器的结构由光源、圆光栅、指示光栅和光敏元件等组成。当圆光栅旋转时，光线透 过两个光栅的线纹部分，形成明暗相间的条纹。光电元件接收这些明暗相间的光信号，并转换为交替 变化的电信号， 该信号为两路近似于正弦波的电流信号A 和 B，A 和 B 信号相位相差90 o ，经放大和 整形变成方波。通过光栅的两个电流信号，还有一个“一转脉冲”，称为 Z 相脉冲，该脉冲也是通过 上述处理得来的。A 脉冲用来产生机床的基准点。
