第二节 测斜仪器的工作原理
多圈绝对值编码器工作原理
2010-04-30 08:14 传统的绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 单圈绝对值编码 多圈绝对值编码器 旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。 如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对值编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。 多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度. 绝对值多圈有电子增量计圈与机械绝对计圈等多种，（还有其他几圈方式，但不多见）。机械绝对计圈，无论是每圈位置是绝对的，而且圈数也是绝对值的，但是，这样的话，圈数就有个范围，例如现在较多的4096圈和65536圈两种。这样，就有人提出来，超过圈数还算不算绝对的在一次加工中不超过圈数，或停电移动不超过1/2圈数，当然是绝对的。 电子增量计圈，通过电池记忆圈数，实际上是单圈绝对，多圈增量，好处是省掉了一组机械齿轮，经济、体积小且没有圈数限制，似乎也不错，但是他毕竟是多圈增量的，不能算真正意义上的绝对值，什么是真正意义上的绝对值就是不依赖于前次历史的直接读数。它在停电后，由于电池低功耗的要求，移动的速度与范围其实是有限制的，另外加上电池的因数，可靠性方面还是要有疑问的。尤其是如果计圈的失误，反而无法找到原来的绝对位置。 事实上，很多人理解用绝对值，都是停电后移动的问题，却不了解德国人在运动控制中用机械真多圈绝对值的真正用意，由于真正的绝对值是不依赖于前次历史
压力传感器标定与校准
压力传感器检定： 1. 静态检定 2. 动态检定 我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的 主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般 我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为 其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样 的。然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快 速变化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很 好地追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态 误差。所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。 压力传感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来 描述。 线性度eL （非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的 吻合 程度； A x ）00% y^s 重复性eR ：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度; 置信系数 a=2（ 95.4%）或 a=3（ 99.73%） 迟滞eH 正行程与反行程之间的曲线的不重合度;
dp =± _ % 线性度、迟滞反映 系统误差；重复性反映 偶然误差 根据检定规程一 《压力传感器静态》， 在校准精密 线性压力传 感器时给出 的校准曲 线有二种最小二乘直线和端点平移线。 动态检定： 1. 瞬态激励法（阶跃信号激励） 2. 正弦激励法（正弦信号激励） 动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时 间、过冲量、灵敏度。 正弦激励法：正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和 一个“参考”压力传感器相比较，而“参考”压力传感器具有理想的动态性能。正弦 压力激励法在高 频、高压时，正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低 频围的检定。 xlOO% 贝塞尔公式 误差（三者反应系统总误 差）
测斜仪操作手册 C F
尊敬的用户尊敬的用户 您好！感谢您选购CX-901F 测斜仪，为了正确使用仪器在仪器 使用之前，请确定您已仔细阅读并理解了本手册内容。如果您已经阅读完全文， 建议您将此手册进行妥善的保管，以便在将来的使用过程中进行查阅。 概 述： CX-901F 型测斜仪采用数字式传感器作敏感元件的仪器，它广泛应用于：深基坑开挖、地铁 地基、公路地基、挡土墙、坝体及山体滑坡等工程方面土体内部位移变化的监测, 它是一种必配的测量仪器, 它在工程的应用对及时掌握工程的质量以及保证工程的安全性发挥着积极的作用。整套仪器由；读数仪读数仪读数仪、、专用专用电缆电缆电缆、、活动探头活动探头、、数据通讯数据通讯&&处理软件 处理软件等部分组成。 一、读数仪读数仪：： 读数仪配有简洁而人性化的汉字操作界面，仪器内置超高分辨率24位A/D 模数转换器、保证 其仪器的测量精度和高的分辨率，仪器还配置了海量内存、这样仪器能一次性存储足够多的测量数据。通过操作无线遥控器把测量的数据进行自动保存，通过USB 通讯口可将测量的数据上传到电脑中，并保存为Execl 数据文件供进一步的分析处理，由专用软件计算出位移工程值，并提供多种格式测量报表及位移曲线图。 1、面板按键功能介绍面板按键功能介绍 （（A ） 仪器开机 （（B ）仪器关机。 （（A ） 进入主菜单或进入子菜单 （（B ）移动光标左右。 （（A ） 退出菜单或返回上级菜单 （（B ）移动光标左右。 （（A ）移动光标上 （（B ）数值（增大） （（A ）移动光标下 （B ）数值（减小） （（A ） 进入菜单后确认选定 （（B ）确认保存设定的参数值。 （C ） 保存测量的数据 注注：正常使用时请正常使用时请使用使用使用遥控器遥控器遥控器来保存数据来保存数据来保存数据 （（A ） 仪器复位键 注：仪器仪器在正常在正常在正常运行运行运行时时禁止禁止按此键按此键按此键 ！！ ！！
编码器知识详解
光电编码器的工作原理 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90。的两路脉冲信号。 编码器的分类 根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式，根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。 1.1 增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90。，从而可方便的判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。 1.2 绝对式编码器绝对式编码器是直接输出数字的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区树木是双倍关系，码盘上的码道数是它的二进制数码的位数，在吗盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，当吗盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读书一个固定的与位置相对应的数字码。显然，吗道必须N条吗道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。 1.3 混合式绝对编码器混合式绝对编码器，它输出两组信息，一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。 光电编码器的应用 1、角度测量 汽车驾驶模拟器，对方向盘旋转角度的测量选用光电编码器作为传感器。重力测量仪，采用光电编码器，把他的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连，扭转角度仪，利用编码器测量扭转角度变化，如扭转实验机、渔竿扭转钓性测试等。摆锤冲击实验机，利用编码器计算冲击是摆角变化。 2、长度测量 计米器，利用滚轮周长来测量物体的长度和距离。 拉线位移传感器，利用收卷轮周长计量物体长度距离。 联轴直测，与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴，通过输出脉冲数计量。 介质检测，在直齿条、转动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移信息。 3、速度测量 线速度，通过跟仪表连接，测量生产线的线速度 角速度，通过编码器测量电机、转轴等的速度测量 4、位置测量 机床方面，记忆机床各个坐标点的坐标位置，如钻床等 自动化控制方面，控制在牧歌位置进行指定动作。如电梯、提升机等 5、同步控制 通过角速度或线速度，对传动环节进行同步控制，以达到张力控制 光电旋转编码器在工业控制中的应用 -------------------------------------------------------------------------------- 1．概述 在工业控制领域，编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性而被广泛用于各种位移测量。 目前，应用最广泛的是利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置。作为一次光电传感检测元件的光电编码器，具有精度高、响应快、抗干
单点测斜仪的使用方法
实验5.1 单点测斜仪使用操作方法 一、目的与要求 1. 熟悉和了解JXY—2型单点测斜仪的结构、工作原理和使用条件。 2. 掌握JZY—2型测斜仪操作方法。 二、实验内容 1. 测量钻孔5m、20m、30m处的顶角和方位角； 2. 作出钻孔顶角和方位角的变化曲线。 三、实验设备、仪器及辅助工具 1. XY—4型钻机，ф50mm钻杆； 2. JXY—2型测斜仪一套2台，井下钢绳吊装护筒一套； 3. 拧卸钻杆工具、管钳等。 四、实验步骤 1. 从保护简内取出测斜仪，旋动定时装置的旋钮，分别将两台仪器的机械钟启动到仪器卡所需要的时间（根据所测点的深度，下钻所需要的时间和组装仪器所需要的时间以及仪器在测点稳定所需时间的总和）。记下时间。 2. 将两台仪器分别装入保护筒内，盖紧密封盖。 3. 将两台仪器分上、下位装入井下钢绳吊装护筒里，拧紧护筒堵头。 4. 将井下钢绳吊装护筒连接在钻杆上。 5. 开动钻机，利用升降机，使用钻杆将测斜仪下到测点。 6. 仪器在测点稳定后，超过仪器锁卡所需时间，待仪器锁卡后，提出井下钢绳吊装护筒，取出测斜仪，分别直接读出两台仪器所测顶角和方位角。作好第一测点记录。 7. 重复上述操作步骤，测量钻孔的下一个测点。 五、实验数据整理（填入表中） 六、实验报告要求 1. 每人交一份实验报告。 2. 简述JXY—2型单点测斜仪结构特点及工作原理。
3. 分析测量结果，简析钻孔弯曲原因。 实验5.2多点测斜仪操作方法 一、目的与要求 1. 熟悉和了解JJX—3型多点测斜仪的结构、工作原理和使用条件。 2. 掌握JJX—3型测斜仪操作方法。 二、实验内容 1. 测量钻孔5m、10m、20m、30m、40m处的顶角和方位角； 2. 作出钻孔顶角和方位角的变化曲线。 三、实验设备、仪器及辅助工具 1. 升降绞车，钢丝绳，三芯电缆线。 2. JJX—3测斜仪。 3. JJG—1型测斜校验台。 4 拧卸工具，常用小工具。 四、实验步骤及操作注意事项 1. 仪器接线与调试 将JJX—3型井下仪器固定在校验台上，把井下仪器顶端三芯线与电缆三芯线按相同颜色联拉起来，用橡胶皮或不透水材料扎紧密封。把电缆线的三个接头（一般红色“+”、灰色“—”，黑色“地”）分别接到面板上的三个接线柱上（“+”、“—”、“╧”）。 将90V直流电源（或90V干电池）接在仪器面板电源接线柱“+”、“—”上（图5-1）。 按下“电源检查”按钮，这时“状态指示”mA表指针应指在两红线之间“V”内。 按下“状态转换”按钮，识别四个状态位置（见表5—1）。
绝对值编码器的工作原理
******************************************************************************* 从编码器使用的计数来分类，有二进制编码、二进制循环编码（葛莱码）、二-十进制吗等编码器。 从结构原理来分类，有接触式、光电式和电磁式等几种。最常用的是光电式二进制循环码编码器。码盘上有许多同心圆，它代表某种计数制的一位，每个同心圆上有透光与不透光的部分，透光部分为1，不透光部分为0，这样组成了不同的图案。每一径向，若干同心圆组成的图案带标了某一绝对计数值。二进制码盘每转一个角度，计数图案的改变按二进制规律变化。葛莱码的计数图案的切换每次只改变一位，误差可以控制在一个单位内。精度受到最低位分段宽度的限制。要求更大计数长度，可采用粗精测量组合码盘。 接触式码盘可以做到9位二进制，它的优点是简单、体积小输出信号强，不需要放大；缺点是电刷摩擦是、寿命低、转速不能太高。 光电式码盘没有接触磨损寿命长，转速高，最外层每片宽度可以做得更小，因而精度高。每个码盘可以做到18位进制。缺点是结构复杂价格高。 电磁码盘是在导磁性好的软铁和坡莫合金原盘上，用腐蚀的办法作成相位码制的凹凸图形，当磁通通过码盘时，由于磁导大小不一样，其感应电势也不同，因而可区分0和1，到达测量的目的。该种码盘是一种无接触式码盘，具有寿命长‘转速高等优点。它是一种发展前途的直接编码式测量元件。 工作原理，接触式码盘，每个码道上有一个电刷与之接触，最里面一层有一导电公用区，与各码道到点部分连在一起，而与绝缘部分分开。导电公用区接到电源负极。当被测对象带动码盘一起转动时，与电刷串联的电阻上将会出现电流流过或没有电流流过两种情况，带标二进制的1或0.若码盘顺时针转动，就可依次得到按规定编码的数字信输出。如果电刷安装不准就会照成误差。葛莱码没转换一个数字编码，只改变一位，故照成的误差不会超过一个单位。 *******************************************************************************
编码器工作原理
编码器工作原理 Prepared on 22 November 2020
的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。 编码器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器、等来处理。这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。一般地，也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给器，从而调节的输出数据。故障现象： 1、旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开”...联合动作才能起作用。要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电路来处理。编码器pg接线与参数与编码器pg之间的连接方式,必须与编码器pg的型号相对应。一般而言,编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种,其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的,因此选择合适的pg卡型号或者设置合理. 编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。 现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用型编码器、机床专用编码器、专用型编码器等，并且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。 编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“１”还是“０”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“１”还是“０”。 按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI （同步串行输出）。
电子直井测斜仪使用说明书
FloDRIFT电子式直井测斜仪使用说明书 一、前言 直井钻井作业过程中为防止井斜超标，多采用大钟摆钻具组合与吊打相结合，起钻前投单点测斜仪的作业模式，该模式存在严重的滞后性，不能实时监控井斜；MWD虽能实时监控井斜但价格昂贵；工程技术油田工具公司引进了一种电子式随钻直井测斜仪，该工具具备以下优势： 1、随钻测斜，实时读取井斜数据，测量精度达±0.1°； 2、测量范围广，最大测量值可达20°； 3、电池寿命长，平均使用时间3个月； 4、工具结构简单，井下仪器长1.5米，结构简单，工作可靠； 5、节约时间，接立柱时测斜，测斜不占用井口时间。 该工具能够实时监控井斜，及时调整钻井参数，提高作业效率，防止井斜超标，在现场应用后效果良好。 二、工具结构 FloDRIFT电子式随钻直井测斜仪包含井下仪器与地面设备两部分，实现井斜测量、数据传输、信号解码功能。 图1 井下仪器部分 井下仪器部分包含扶正翼、电池总成、液压机构与阀芯组成。扶
正翼保证井下仪器在钻铤内居中，避免仪器震动，保护仪器串；电池总成为测斜探管与液压机构供电；测斜探管内安装传感器测量井斜并对井斜编码，液压机构根据井斜脉冲编码控制阀芯运动；阀芯运动改变泥浆流道面积，产生高低压脉冲信号。 井下仪器串安装在短钻铤内，仪器串悬挂于短钻铤内台阶处，短钻铤长1.5米。 图2 地面设备部分 地面解码设备由传感器、防爆盒（为适应海上防爆要求设计）与显示器组成，传感器安装于1502由壬锥头内，通过由壬与高压立管连接，接收脉冲发生器产生的脉冲信号；防爆盒内安装电源适配器与脉冲信号处理器，电源适配器将电源由220V交流转换为24V直流，给显示器供电，脉冲信号处理器将信号处理后发送至显示器；显示器显示测量井斜，输入井深数据，输出测斜报告。 三、工作原理 开泵开转激活井下仪器电池，停泵时测斜探管内传感器测量测点井斜并编码，测斜探管控制液压机构向上运动，带动阀芯内蘑菇头动作，改变泥浆流道面积，开泵后，蘑菇头向下运动，测斜探管控制蘑
编码器的工作原理及分类
编码器的工作原理及分类 编码器的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。 编码器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等来处理。这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。一般地，旋转编码器也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给变频器，从而调节变频器的输出数据。 故障现象：旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开”。。。联合动作才能起作用。要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电子电路来处理。编码器pg接线与参数矢量变频器与编码器pg之间的连接方式，必须与编码器pg的型号相对应。一般而言，编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种，其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的接口，因此选择合适的pg卡型号或者设置合理。 编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。 现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用型编码器、机床专用
编码器工作原理及特点介绍
1. 编码器的特点及用途 编码器是通过把机械角度物理量的变化转变成电信号的一种装置；在传感器的分类中，他归属于角位移传感器。 根据编码器的这一特性，编码器主要用于测量转动物体的角位移量，角速度，角加速度，通过编码器把这些物理量转变成电信号输出给控制系统或仪表，控制系统或仪表根据这些量来控制驱动装置。 2. 编码器的主要应用场合： 2.1数控机床及机械附件。 2.2 机器人、自动装配机、自动生产线。 2.3 电梯、纺织机械、缝制机械、包装机械（定长）、印刷机械（同步）、木工机械、塑料机械（定数）、橡塑机械。 2.4 制图仪、测角仪、疗养器雷达等。 最常用的有两种：绝对值编码器和增量式编码器。 信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。 传感器电源电压一般分为：5V和24V。信号类型： 1、A/B/Z型 2、RS422差分 3、SSI（格雷码） 信号有正弦波的，有方波的。 信号有电流型的，有电压型的 另外SSI编码器输出除了格雷码，也有二进制码的。电压的范围也不仅限于5V和24V 3. 基本原理
3.1 构造 编码器主要是由码盘(圆光栅、指示光栅)、机体、发光器件、感光器件等部件组成。 （1）圆光栅是由涂膜在透明材料或刻画在金属材料上的成放射状的明暗相间的条纹组成的。一个相邻条纹间距称为一个栅节,光栅整周栅节数就是编码器的脉冲数(分辨率)。（注:本公司码盘有三种金属、玻璃、菲林(类似塑料) 三种）。 （2）指示光栅是一片固定不动的,但窗口条纹刻线同圆光栅条纹刻线完全相同的光栅片。 （3）机体是装配圆光栅,指示光栅等部件的载体。 （4）发光器件一般是红外发光管。 （5）感光器件是高频光敏元件;一般有硅光电池和光敏三极管。 3.2 工作原理 由圆光栅和指示光栅组成一对扫描系统,在扫描系统的一侧投射一束红外光,在扫描系统的另一侧的感光器件就可以收到扫描光信号;当圆光栅转动时,感光器件接收到的扫描光信号会发生变化,感光器件可以把光信号转变成电信号并输出给控制系统或仪表。 一般编码器的输出信号为两列成90度相位差的Sin信号和Cos信号(这是由指示光栅的窗口条纹刻线保证的);这些信号的周期等于圆光栅转过一个栅节(P)的移动时间,对Sin信号和Cos信号进行放大及整形就可输出方波脉冲信号。 4. 应用举例 编码器的应用场合十分的广泛，在此列举几个简单事例： (1) 数控机床对加工工件自动检测就是通过编码器来进行检测的：数控机床刀架的对零校准也是通过编码器来实施的。 (2) 编码器在PLC上的应用：一般PLC上都有高速信号输入口，编码器可以作为高速信号输入元件，使PLC更加迅速和精准地实施闭环控制。而在变频器上其一般接变频器的PG卡上。
传感器的标定与校准
标定与校准的概念 新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定，以确定其基本的静、动态特性，包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。 例如，对于一个压电式压力传感器，在受力后将输出电荷信号，即压力信号经传感器转换为电荷信号。但是，究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢？换句话说，我们测出了一定大小的电荷信号，但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢？ 这个问题只靠传感器本身是无法确定的，必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系，这个过程就称为标定。简单地说，利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。具体到压电式压力传感器来说，我们用专用的标定设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力，作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入――输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程，如图1-19所示。 图1-19 压电式压力传感器输入――输出关系 校准在某种程度上说也是一种标定，它是指传感器在经过一段时间储存或使用后，需要对其进行复测，以检测传感器的基本性能是否发生变化，判断它是否可以继续使用。因此，校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。在校准过程中，传感器的某些指标发生了变化，应对其进行修正。 标定与校准在本质上是相同的，校准实际上就是再次的标定，因此，下面都以标定为例作介绍。 1．7．2 标定的基本方法 标定的基本方法是，利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等)，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。例如，上述的压电式压力传感器，利用标准设备产生已知大小的标准压力，输入传感器后，得到相应的输出信号，这样就可以得到其标定曲线，根据标定曲线确定拟合直线，可作为测量的依据，如图1-20所示。
XB338滑动式测斜仪使用说明书
XB338 –2型 滑动式测斜仪 一、用途 XB338-2型智能数显滑动式测斜仪是以进口敏感元件为测斜装置，与XB338型智能数显测斜仪表组成测斜系统。其部是以伺服（即力平衡式）为基础的测量系统，其特点精度高、稳定性好、分辨率高，广泛用于以观测土石坝、建筑物基坑、堤防、地下建筑工程、岩石边坡港务工程等土体部的水平位移变化。是需要 观测测量工程中必要的精密测量仪器。 二、主要性能技术指标。 测量围：0～±53°（与地垂线的夹角） 分辩率：0.0004° 系统精度: ∠0.1mm/500mm 系统总精度：∠±6mm/30m 线性：±0.025%(30°以) 重复性：±0.025% 导轮间距基准：500mm 测杆尺寸：φ30×660mm 测杆重量：2.35kg 仪表重量：3.8kg（包括可充电电池） 电源消耗：200mA（不使用背光灯）可连续使用30小时 300mA（使用背光灯）可连续使用16小时 数据分组：001-255组 断电数据：保存时间10年 使用环境：-20℃～60℃ 抗渗: 300m(全方位防水防震) 抗震:20000g(敏感轴方向,其中g为1个单位的重力加速度) 三、工作原理 在岩土工程领域，测斜仪主要用于测量土体运动，诸如：可能产生在不稳固边坡（滑坡）或挖方过程中周围的侧向运动等。也可用来监测堤坝、芯墙的稳定性，打桩或钻孔的布置和偏差，以及在回填、筑堤和地下储罐中土体的沉陷等。
所在这些场合，通常要安装一根测斜管，将其安装在地下的钻孔或将管浇筑 在混凝土的结构中，也可将管埋在筑堤之中。该测斜管有四个槽口，用于固定便携式测斜仪探头的滑轮。探头连在和读数仪相连的电缆的一端，用于观测与测斜相关联的竖直（或水平）倾斜量，并以这种方式测量由土体运动所引起的任何倾 斜量的变化。 为了获得安装测斜管的土体周围一个全面的观测报告，必须沿测斜管进行一系列倾斜测量。常规的测斜探头有两组滑轮，距离相隔0.5米，测试前，先把测管标明方向，测杆标明A+、A-，使计算数据一致。将探头放到测斜管底部并开 始读数。探头每提升0.5米进行读数，直到到达测斜管的顶部，这组读数被称为A+读数（正测）。把探头从套管中取出，旋转180°重新放入测斜管中，方法同上，又可得到另一组数据A-读数（反侧）。 数据处理时，将上述两组读数（A+、A-）相结合（将一组数据减去另一组数据）以此来消除倾角传感器零飘的影响。测斜仪探头在竖直位置时读数产生零飘 偏差，理想的偏差应是零，而实际上在使用探头时，由于传感器的偏差、滑轮的 磨损或者因下落以及和测斜管底部相碰太厉害对传感器的冲击所导致有一零飘 值。 下次的测斜管观测数据，当与原始的观测数据了解相比较时，就可知测斜管的倾斜量变化和这些变化所引起的位置变化。倾斜量变化分析的最好方式是通过 计算上部滑轮相对于下部滑轮组所产生的倾角（θ）与观测读数间距（L）的水平偏移。在测斜各位置处两组读数（A+、A-）相减就可以得出Sinθ，把这个值乘以读数间距（L）和相应的系数，就得到一个以工程单位（DGK测斜仪器上显示为mm）输出的水平偏移。 在数据处理的同时，应进行数据可靠性的分析，通常的分析方法是“查和”，即将两组读数（A+、A-）相加，相加后的由倾斜引起的那部分读数被抵消，只留 下一个等于测斜仪传感器零偏移两倍的一个值，在海岩软件中表示为“差值” 项，当查和值或软件中“差值”项为常量时，说明测量的数据有较高的可靠性， 反之，如果差值出现软大的变动或突变，说明测量数据存在问题，这时应首先检查测量过程中下列几个情况： 1、跳过或重复读取下一个读数； 2、读数之间，没有使测斜仪静置足够的时间；
绝对值编码器工作原理
从增量值编码器到绝对值编码器 旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计 数设备计算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。 解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。 这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。 绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一 组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器 旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。 如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对值编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编 码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。
增量式编码器工作原理
增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。 编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。 前者成为码盘，后者称码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种。接触式采用电刷输出，以电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。 按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。 解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。 比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。 增量式编码器特点： 增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减借助后部的判向电路和计数器来实现。其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。还可以把没转发出一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辨率时，可利用90 度相位差的A、B两路信号对原脉冲数进行倍频，或者更换高分辨率编码器。 增量式角度数字编码器的工作原理：
旋转编码器工作原理
增量式旋转编码器工作原理 增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。 下面对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图） A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为 S2 ,角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。 当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下面定义）的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。 通过输出波形图可知每个运动周期的时序为 A B 1 1 0 1 0 0 1 0 A B 1 1 1 0 0 0 0 1 我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向， 如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。
S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。 旋转编码器只有增量型和绝对值型两种吗?这两种旋转编码器如何区分?工作原理有何不同? 只有增量型和绝对型 增量型只是测角位移(间接为角速度)增量,以前一时刻为基点.而绝对型测从开始工作后角位移量. 增量型测小角度准,大角度有累积误差 绝对型测小角度相对不准,但大角度无累积误差 旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 编码器的原理: 编码器的原理与应用 编码器是一种将角位移转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿条或螺旋杆结合在一起，也可于控制直线位移。 编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度盘是由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子和图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。 增量型编码器 增量型编码器一般给出两种方波，它们的相位差90度，通常称为通道A和通道B。只有一个通道的读数给出与转速有关的信息，与此同时，通过所取得的第二通道信号与第一通道信号进行顺序对比的基础上，得到旋转方向的信号。还有一个可利用的信号称为Z通道或零通道，该通道给出编码器轴的绝对零位。此信号是一个方波，其相位与A通道在同一中心线上，宽度与A通道相同。 增量型编码器精度取决于机械和电气的因素，这些因素有：光栅分度误差、光盘偏心、轴承偏心、电子读数装置引入的误差以及光学部分的不精确性，误差存在于任何编码器中。 编码器如以信号原理来分，有增量型编码器，绝对型编码器。增量型编码器(旋转型) 工作原理： 由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向 ，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
压力传感器标定与校准
压力传感器检定： 1.静态检定 2.动态检定 我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的 主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般 我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为 其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变 化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好地 追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。压力传 感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。 迟滞e H：正行程与反行程之间的曲线的不重合度； 线性度e L（非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的吻合程度； 重复性e R：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度； 置信系数a=2（%）或a=3（%） 贝塞尔公式 线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差。 误差（三者反应系统总误差）e S：e S=±√e H2+e L2+e R2 或e S=e H+e L+e R 根据检定规程一《压力传感器静态》,在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线有二种最小二乘直线和端点平移线。 动态检定： 1.瞬态激励法（阶跃信号激励） 2.正弦激励法（正弦信号激励） 动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、过冲量、灵敏度。
YHQ—X测斜仪使用说明书.
ＹＨＱ－Ｘ型全方位钻孔测斜仪使用说明书 煤炭科学研究总院西安分院物探研究所
ＹＨＱ－Ｘ型全方位钻孔测斜仪 使用说明书 1 概述 1.1 用途与特点 YHQ-X型钻孔测斜仪主要由测斜探管、测斜仪(同步机)组成。专供煤矿井下水平钻孔或定向钻孔进行测斜。 使用场所：可用于煤矿井下含有甲烷、煤尘爆炸危险场所。 防爆型式：矿用本质安全型 防爆标志：ExibI(150℃) 1.2 工作原理 探管由测角、测向传感元件及其电路、多路开关、放大器、VFC压频转换器、采集单片机组成。同步机由同步单片机、液晶显示器、触摸式小键盘等组成。在探管中的采集单片机，可按事先编好的程序定时采集测斜数据存贮于RAM中，与探管同步工作的同步机则记录测点的有效与无效，通过测量钻杆长度来确定每一测点的孔深，并完成测量结果的计算与显示。 测斜探管与同步机需用电缆连线进行同步，然后将探管与钻杆联接送入孔中进行测斜。测斜完毕，测斜探管的数据可用同步机通过电缆线通信取出。同步机可以显示各测量道的测斜数值，也可显示各测点的俯仰角和方位角。探管和同步机内的可充电电池可用专用充电机充电以备再次使用。充电机具有自动保护功能，当电池充足电时，充电机自动切断充电电流。 ２环境条件 环境温度：0℃～+40℃ 相对湿度：≤95% 环境气压：(0.80～1.06)×105Pa 环境气体：可含有甲烷、煤尘无腐蚀性气体 ３技术性能 3.1 电源
A. 探管 电源：4节LS18650（2Ah）锂电池,额定电压7.2V; 工作电压/电流：10V/60mA;-10V/75mA;5V/20mA; 短路电流：电源输出端±10V短路时为400mA，+5V短路时为120mA。 B. 同步机 电源：2节LS18650（2Ah）锂电池,额定电压7.2V； 工作电压/电流：5V/40mA； 短路电流：电源短路时为760mA。 3.2 测量道数：7道 3.3 计数时间：0.65s 3.4 测点间隔：60s 3.5 记录字长：16位 3.6 存贮容量：32kB(255帧) 3.7 工作时间：6小时 3.8 最佳测角范围及精度 倾角：±90°/±0.167°（均方差） 方位角：0～360°/±1.67°（均方差） 3.9 外型尺寸： 探管： 60×1350mm 同步机： 300×160×240mm3 3.10 重量： 探管： 10kg 同步机： 5kg 4 使用方法 4.1 同步机面板按键 同步机面板上有十九个触摸式键,其功能如下: a. “开、关”键，按“开”键则接通电源,按“关”键则关断电源。 b. “同步”键,当探管与同步机处于联机工作状态,按“同步”键,则使探管和同步