感應式柵尺的原理

     
感應式柵尺是一款區(qū)別于光柵和磁柵的測量系統(tǒng)。其主要測量原理是差動感應傳感（互感式）原理，將被測位移量轉(zhuǎn)換成線圈的互感的變化。讀數(shù)頭的初級線圈是勵磁線圈，當在勵磁線圈中通入1.3MHz的高頻電流時，勵磁線圈內(nèi)部的磁通量是始終變化的。感應線圈（次級線圈）為一組2個參數(shù)完全相同且極性相反的串聯(lián)的線圈，如果對稱的兩個感應線圈（內(nèi)部的圓環(huán)）內(nèi)部分布的磁場大小相同，則感應線圈的感應電壓輸出為零。但是當一個鐵氧體或?qū)w（尺帶或者碼盤）進入到感應線圈的磁場中時，會使感應線圈內(nèi)部的磁場空間上強弱分布不同，這樣感應線圈因為感應到的磁場強度不同，就產(chǎn)生了感應電壓的變化。感應電壓的大小隨外界鐵氧體或?qū)w進入的位置不同而產(chǎn)生幅值上的變化，通過感應線圈上產(chǎn)生的感應電壓幅值變化可以對鐵氧體或?qū)w的位置進行檢測(即感柵尺移動的位置)。請參考下圖1-1 。
 

采用SMD (Surface Mounting Device)技術將勵磁線圈， 感應線圈和相應的電子線路集成到一個芯片上，實現(xiàn)了體積的大幅縮小， 同時感柵尺芯片上的兩個感應線圈非常集成，距離不到1個毫米。而載波頻率（1-2 MHZ）的波長要遠遠大于兩個感應線圈之間的距離。所以不會產(chǎn)生干擾。并且勵磁線圈中的激勵電流是高頻電流（一般在1-2 兆赫茲），一般外界的電磁干擾是低頻的電磁場（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高通濾波器有效去除，實現(xiàn)了有效的抗干擾特性。 請參考下圖1-2 。
 

 
 
感應式柵尺技術優(yōu)勢：

1）分辨率高：感應式柵尺的分辨率最高可以實現(xiàn)20 nm，這對于一些高質(zhì)量運動控制的應用來說，是非常重要的一個要素，比如微動平臺。感應式傳感器的輸出噪音低，同時輸出信號質(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）抗磁場干擾性能優(yōu)異：感應式柵尺初級線圈中的激勵電流是高頻電流，一般外界的電磁干擾是低頻的電磁場，可以實現(xiàn)有效的抗磁場干擾。尤其適用于各種電機，和醫(yī)療核磁共振領域。
4）無磨損：非接觸式測量原理保證器件可以實現(xiàn)長時間無磨損運行，免維護。
5）抗污染能力強：金屬粉末不附著，耐各種油污粉塵。
6）感應介質(zhì)多樣：鋼，鋁，銅材質(zhì)都可以作為感柵尺的感應介質(zhì)。
7）魯棒性強：感應式柵尺的耐溫范圍非常大（-40 - +125°C），可以在劇烈震動的環(huán)境中正常工作。在真空環(huán)境里也可以適用。
 
感應式柵尺相對于磁柵尺的優(yōu)勢： 

1）更高的分辨率， 感柵尺可以達到 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)異的抗磁場干擾性能。
4）更集成的尺寸。相對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，對重量很敏感的應用，例如手術機器人手臂。
5）更強的抗污染能力：金屬粉末不附著。
 
感應式柵尺想對于光柵尺的優(yōu)勢： 
1）更高的分辨率，感柵尺可以達到 20 nm 的分辨率。目前工業(yè)級光柵尺的分辨率一般是50 nm左右。
2）更低廉的成本。
3）更強的抗污染能力，感柵尺可以應用于有液體、粉塵污染、光學污染非常嚴重的場合。
4）魯更好的棒性能，在震動劇烈的環(huán)境當中完全適用。
5）更集成的尺寸。

相關產(chǎn)品：

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

直線絕對式感柵尺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

有關于各種柵尺的性能比較，請參考圖1-3.

 
圖1-3