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数显游标卡尺的测量原理浅析

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发表于 2019-3-9 23:41:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 turbocharger 于 2019-3-9 23:44 编辑


   数显游标卡尺是画板子常用的测量工具。国产的数显游标卡尺普遍使用容栅传感器。容栅传感器是一大类变面积原理的电容传感器,它的电极不止一对,电极排列呈梳状,故称为容栅传感器。容栅传感器可实现直线位移和角位移的测量,根据结构形式,容栅传感器可分为三类:直线形容栅传感器(长容栅);圆形容栅传感器(片状圆容栅);筒形容栅传感器(柱状圆容栅)。

   数显游标卡尺采用长容栅结构,整个传感器由两组条状电极群相对放置组成,一组为动栅,安装于滑动尺头;另一组为定栅,固定于卡尺尺身。动栅和定栅通过静电耦合来实现其位移的测量。

   图中,1为定尺,2为动尺,A 、B面上分别印制(镀或刻划)一系列相同尺寸均匀分布并互相绝缘的金属栅状极片。将动尺和定尺的栅极面相对放置,其间留有间隙,形成一对对电容,这些电容并联联接,根据平行板电容原理,其最大电容量为:C=n*(ε0*εr*ab )/δ  
   式中 n 动尺栅极片数;a,b 栅极片长度和宽度;ε0真空电容率;εr介质的相对电容率
   最小电容量理论上为零,实际上为固定电容 C0,为容栅固有电容。当动尺沿 x 方向平行于定尺不断移动时,每对电容的相对遮盖长度 a 将由大到小,由小到大地周期性变化,电容量值也随之相应周期变化,如下图所示,经电路处理后,则可测得线位移值。

   容栅传感器与光栅、磁栅和感应同步器比较而言,容栅式测量系统具有重复性好,精度高,抗干扰能力强,对环境要求不苛刻,实现数字化等优点;容栅相对光栅测量系统而言,它具有结构简单、造价低、体积小、耗能少、安装使用方便、环境适应性强、分辨率高、动态范围宽等优越性,适用于多种机械设备的位移量数字化自动显示。但其缺点也是显而易见的,容栅不耐脏污,工业环境下的水汽,油污,金属颗粒都会导致容栅传感器出现故障。所以日常使用数显游标卡尺要保持清洁,使用完毕擦拭干净放回保存盒中。

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发表于 2019-3-10 16:52:13 | 显示全部楼层
你看到电子卡尺的时候,想过它的原理吗?
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 楼主| 发表于 2019-3-10 20:52:41 | 显示全部楼层
凤舞天 发表于 2019-3-10 16:52
你看到电子卡尺的时候,想过它的原理吗?

以前就学习过 公差配合与技术测量 了解常用量具的原理
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发表于 2019-3-10 23:38:17 | 显示全部楼层
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发表于 2019-3-11 01:25:21 | 显示全部楼层
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