感應(yīng)式柵尺的原理

     
感應(yīng)式柵尺是一款區(qū)別于光柵和磁柵的測(cè)量系統(tǒng)。其主要測(cè)量原理是差動(dòng)感應(yīng)傳感（互感式）原理，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成線圈的互感的變化。讀數(shù)頭的初級(jí)線圈是勵(lì)磁線圈，當(dāng)在勵(lì)磁線圈中通入1.3MHz的高頻電流時(shí)，勵(lì)磁線圈內(nèi)部的磁通量是始終變化的。感應(yīng)線圈（次級(jí)線圈）為一組2個(gè)參數(shù)完全相同且極性相反的串聯(lián)的線圈，如果對(duì)稱的兩個(gè)感應(yīng)線圈（內(nèi)部的圓環(huán)）內(nèi)部分布的磁場(chǎng)大小相同，則感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓輸出為零。但是當(dāng)一個(gè)鐵氧體或?qū)w（尺帶或者碼盤）進(jìn)入到感應(yīng)線圈的磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)使感應(yīng)線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)空間上強(qiáng)弱分布不同，這樣感應(yīng)線圈因?yàn)楦袘?yīng)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度不同，就產(chǎn)生了感應(yīng)電壓的變化。感應(yīng)電壓的大小隨外界鐵氧體或?qū)w進(jìn)入的位置不同而產(chǎn)生幅值上的變化，通過(guò)感應(yīng)線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓幅值變化可以對(duì)鐵氧體或?qū)w的位置進(jìn)行檢測(cè)(即感柵尺移動(dòng)的位置)。請(qǐng)參考下圖1-1 。
 

采用SMD (Surface Mounting Device)技術(shù)將勵(lì)磁線圈， 感應(yīng)線圈和相應(yīng)的電子線路集成到一個(gè)芯片上，實(shí)現(xiàn)了體積的大幅縮小， 同時(shí)感柵尺芯片上的兩個(gè)感應(yīng)線圈非常集成，距離不到1個(gè)毫米。而載波頻率（1-2 MHZ）的波長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩個(gè)感應(yīng)線圈之間的距離。所以不會(huì)產(chǎn)生干擾。并且勵(lì)磁線圈中的激勵(lì)電流是高頻電流（一般在1-2 兆赫茲），一般外界的電磁干擾是低頻的電磁場(chǎng)（一般在數(shù)千赫茲），這樣在后續(xù)的同步解調(diào)電路中，可以將低頻電流通過(guò)高通濾波器有效去除，實(shí)現(xiàn)了有效的抗干擾特性。 請(qǐng)參考下圖1-2 。
 

 
 
感應(yīng)式柵尺技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1）分辨率高：感應(yīng)式柵尺的分辨率最高可以實(shí)現(xiàn)20 nm，這對(duì)于一些高質(zhì)量運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，是非常重要的一個(gè)要素，比如微動(dòng)平臺(tái)。感應(yīng)式傳感器的輸出噪音低，同時(shí)輸出信號(hào)質(zhì)量好，其整體的信噪比非常優(yōu)異。
2）體積小：感柵芯片體積小巧，厚度僅為 0.9 mm，柵尺和碼盤厚度僅為 0.9 mm，整體厚度在2 mm以內(nèi)。為客戶節(jié)省了安裝空間，便于客戶將芯片集成到PCB電路板上。
3）抗磁場(chǎng)干擾性能優(yōu)異：感應(yīng)式柵尺初級(jí)線圈中的激勵(lì)電流是高頻電流，一般外界的電磁干擾是低頻的電磁場(chǎng)，可以實(shí)現(xiàn)有效的抗磁場(chǎng)干擾。尤其適用于各種電機(jī)，和醫(yī)療核磁共振領(lǐng)域。
4）無(wú)磨損：非接觸式測(cè)量原理保證器件可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)磨損運(yùn)行，免維護(hù)。
5）抗污染能力強(qiáng)：金屬粉末不附著，耐各種油污粉塵。
6）感應(yīng)介質(zhì)多樣：鋼，鋁，銅材質(zhì)都可以作為感柵尺的感應(yīng)介質(zhì)。
7）魯棒性強(qiáng)：感應(yīng)式柵尺的耐溫范圍非常大（-40 - +125°C），可以在劇烈震動(dòng)的環(huán)境中正常工作。在真空環(huán)境里也可以適用。
 
感應(yīng)式柵尺相對(duì)于磁柵尺的優(yōu)勢(shì)： 

1）更高的分辨率， 感柵尺可以達(dá)到 20 nm 的分辨率。現(xiàn)在的通用磁柵分辨率在 100 nm， 部分廠商在研制 50 nm 分辨率磁柵。
2）更高的精度。
3）更優(yōu)異的抗磁場(chǎng)干擾性能。
4）更集成的尺寸。相對(duì)于磁柵尺的芯片和尺條，感柵尺的芯片和尺條的尺寸和重量都要小很多。尤其適用于一些尺寸集成，對(duì)重量很敏感的應(yīng)用，例如手術(shù)機(jī)器人手臂。
5）更強(qiáng)的抗污染能力：金屬粉末不附著。
 
感應(yīng)式柵尺想對(duì)于光柵尺的優(yōu)勢(shì)： 
1）更高的分辨率，感柵尺可以達(dá)到 20 nm 的分辨率。目前工業(yè)級(jí)光柵尺的分辨率一般是50 nm左右。
2）更低廉的成本。
3）更強(qiáng)的抗污染能力，感柵尺可以應(yīng)用于有液體、粉塵污染、光學(xué)污染非常嚴(yán)重的場(chǎng)合。
4）魯更好的棒性能，在震動(dòng)劇烈的環(huán)境當(dāng)中完全適用。
5）更集成的尺寸。

相關(guān)產(chǎn)品：

直線增量式感柵尺ID1102L、ID 4501L、IT 3402L、IT 5602L

直線絕對(duì)式感柵尺AP 3403L AP 5603L AP 9200L AP 9201L

旋轉(zhuǎn)增量式感柵尺 ID 1102C ID 4501C IT 3402C IT 3403C IT 5602C

齒輪式感柵尺ID 1102G ID 4501G

感柵尺 配件EPT002 V3E RSB001 MDB001 PRB010 PRB018

有關(guān)于各種柵尺的性能比較，請(qǐng)參考圖1-3.

 
圖1-3