电感式传感器在圆度仪中的应用

    1 引 言

    机械加工中常需要测量工件的圆度误差或机床的主轴回转误差, 圆度误差的检测是一项重要而且繁琐的工作。按 GB1183- 80 与 GB1958- 80 规定, 对于一个回转体零件, 其横截面轮廓是否为一正圆, 需要与一理想圆进行比较才能得出结论。圆度误差的评定过程就是将被测横截面的实际轮廓与理想圆比较的过程。

    2 圆度仪的工作过程及检测原理

    圆度仪的工作过程: 传感器和测量头固定不动, 被测零件放置在仪器的回转工作台上, 随工作台一起回转, 这种仪器常制成紧凑的台式仪器, 易于测量小型工件的圆度误差。

    该仪器的检测原理为将被测工件放置在一个旋转的工作台上( 如图 1 所示) , 通过传感器的测量头与被测工件轮廓接触, 在转台转动过程中, 传感器测端的径向变化与被测轮廓相当, 此变化量由传感器接收, 并转换成电信号输入到信号调理电路, 最后送入单片机进行数据处理和分析,并驱动记录仪表头, 用电敏方式将轮廓的径向变化记录在与转台同步转动的记录器的火花记录纸上, 然后由检测人员借助一个同心圆透明样板, 人工评定被测工件的圆度误差及其偏心值。在整个仪器中核心部分是信号拾取, 也就是利用传感器来检测被测工件轮廓的变化并转换成电信号, 在将此电信号进行信号调理后送入微机中进行处理。

    3 电感式传感器

    圆度误差测量的传感器有很多种, 如电容式传感器、涡流式传感器、电感式传感器等。本文选用的是电感式传感器, 它是将被测部件几何尺寸的微小变化转换为线圈的电感变化来实现测量。它具有精度高、工作稳定、结构简单的特点。

    检测工作台上的电感传感器与工件表面轮廓相接触, 将其径向位移信号转换成高频调制信号, 输入到信号采集和控制卡中, 然后经过倍率选择、放大滤波、调制电路和 A/D 转换电路完成信号的前端处理和转换。高频振荡"携带"低频信号, 是由低频信号去控制等幅高频振荡源的某一参数(振幅、频率或初相位)来达到的。用低频信号控制高频振荡的过程称为调制, 当被控制的是高频振荡的幅度时, 这种调制称为调幅, 即调幅是指用调制信号控制高频载波的振幅, 使之按照调制信号的变化规律而变化的过程。在精密检测( 例如检测精度 0.01μm) 中, 检测传感器的选择对最后的计算结果有很大的影响。采用调制信号可大大提高信号的抗干扰能力, 加上适当的带通滤波, 可使干扰减少到最少。其调制的过程是通过线性差动变压器( LVDT:Linear Variable Differential Transformer)来实现的。