主动避振自稳定的光电速度位移传感器设计.pdf

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1、2014正仪表技术与传感器2014第12期InstrumentTechniqueandSensorNo．12主动避振自稳定的光电速度位移传感器设计张春友，吴晓强(内蒙古民族大学机械工程学院，内蒙古通辽028000)摘要：由于机械振动的存在，在采用光电编码器作为速度位移测量设备的机械设备上，存在测量误差。即便是mm级的误差仍然会累积至较大的偏差，无法达到中央控制系统要求的精度。因此提出一种具有主动避振功能的光电速度传感器设计方法，从根本上减小振动对测量结果的影响。该传感器具有可靠性好，适用场合广泛，减振效果显著的特点。关键词：光电编码器；速度位移

2、传感器；磁流变液；避振中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)12—0015—03DesignofInitiativeSuspensionandSelf-stabilizeVelocityandDisplacementSensorBasedonPhotoelectricEncoderZHANGChun—you．WUXiao-qiang(CollegeofMechanicalEngineering，InnerMongoliaUniversityfortheNationalities，Tongiiao028000

3、，China)Abstract：Becauseofthemechanicalvibration，themeasuringerrorsinevitablyexistinthelarge—scalemechanicaldevice，whichusesthephotoelectricencoderasthevelocityanddisplacementmeasurementsensor．Eventhemillimeterlevelerrorcanbeaccumulatedtoanunacceptabledeviation，whichCan’tmeet

4、theaccuracydemandofthecentralcontrollerofthemainsystem．Therefore，theinitiativesuspensionandself-stabilizevelocitysensorwasdesigned，whichcanreducethemeasuringerorscausedbymechanicalvibration．Ithasfeaturesofgoodreliability，wideapplication，andgoodperformanceonsuspension．Keyword

5、s：photoelectricenc0der；ve10cityanddisplacementsensor；MRfluids；suspension0引言位置测量精度要求极高。当传感器与机械机构硬连接安装时，光电编码器在现代高精度控制系统中常被用来检测对象机械机构运行中产生的振动就通过硬连接结构传递到传感器的位置和速度等参数。光电编码器分两大类，(绝对式和增量上。光电编码器内部是由精密的光学电子结构组成的，不连续式)。绝对式编码器常用于检测位置和角度。增量式编码器常的机械振动将会导致光电编码器的主码盘产生高频振动，从而用于检测距离和速度，其价格较绝

6、对值式编码器低，因此使用导致输出脉冲抖动，造成系统的计数误差。比较广泛。在某些大型机械设备上，在实际生产过程中振动较如图l所示，由于某些大型机械在横向行走速度较慢，但大，因此测速编码器旋转轴的晃动会引起编码器输出波形的抖纵向振动频率较大，导致输出信号抖动。动，从而出现误计数现象。即使单次误差较小，当累计到一定厂]舢厂]程度，就使得测量结果产生较大偏差。因此，文中提出一种主动避振的设计，来减轻机械振动对测量精度的影响，使得振动对测量的影响控制在系统允许的容错范围之内。呈厂厂1误差分析图1增量式编码器低速抖动信号1．1传统设计2减振系统设计传统的光

7、电编码器的鉴相与计数方法有很多种。但目前都未文中将传统的速度位移传感器和避振系统结合起来，提出一曾对机械振动而产生计数误差的问题采取有效的解决方法。有研种可以自适应各种振动频率的主动避振光电速度位移传感器。究人员尝试在电路上解决振动对计数产生的影响，也有研究人员2．1传统测速传感器介绍尝试在软件层面上去解决问题，但都不能得到理想的效果。在电传统的速度位移传感器主要包括编码器、信号调理电路、路上，振动频带越宽，其减振电路设计越复杂。因此，电路减振设计数电路。信号调理电路主要完成倍频或者鉴别相位等工计无法适应各种振动频带的工作场合。在软件上，通过做

8、滤波设作，计数电路主要完成脉冲计量工作，一般为单片机。根据单计来减少振动带来的计数误差，使得计数实时性下降。因此，在高位时间内计得的脉冲个数即可推算出