CN2081524U

CN2081524U - 测量位移量的循环码尺带

Info

Publication number: CN2081524U
Application number: CN 90218289
Authority: CN
Inventors: 戴进武; 李文杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-24
Filing date: 1990-08-24
Publication date: 1991-07-24

Abstract

本实用新型属于测量直线位移量用的循环码尺带。它由金属基带和位于基带一个表平面上的沿长度方向布置的格雷码图形组成，格雷码图形是一种光或磁的信息码带，它由多位码道组成，每一码道上有循环布置的信息码区和基带区，这种循环码带结构简单，可对直线位移量进行直接测量。由于测量过程中不需利用转动机构和齿轮传动系统，所以可明显减小测量误差，实现高精度、高可靠地测量。

Description

本实用新型属于测量用部件，尤其与测量位移量的循环码尺带有关。

在各个科技及工业领域中，很多参数的测量，如温度、压力、液位、料位、流量、速度和加速度等的测量，都可用不同的物理方法把被测量参数的物理量变成直线位移量进行测量。因此，通过测量直线位移量来测量各种参数是实现高精度、高可靠测量中的重要测量方法。利用光栅来测量位移是一种经常使用的方法，这种方法的主要不足之处是所测数值为脉冲增量，受电磁场的干扰大，对电源要求高，而且断电后数据会丢失，因而不能连续计数。另一种方法是利用码盘进行测量，它是用带循环码的码盘，通过复杂的齿轮和机械部件把直线位移变成角位移量进行间接测量。码盘是一种由基盘和印制在其上的格雷码图形组成，各码道为沿径向排列的同心圆环。使用码盘测量时，由于码盘直径不能过分的大而使码道数量受限制，因此测量范围有限，如果需要大量程测量时，就要设计几个码盘，通过齿轮传动，码盘进位，这样机械传动系统会引起误差增大而降低测量精度。

本实用新型的目的是要设计一种直接测量直线位移量的部件，这种部件结构简单、测量范围大，使用方便。

本实用新型设计的用于测量位移量的循环码尺带由金属基带和位于基带一个表平面上的沿长度方向布置的格雷码图形组成，格雷码图形可以是光信息码带，也可以是磁信息码带。信息码带由多位码道组成。码道沿基带宽度自右至左顺序排列，每一码道均包含依次循环布置的带涂料的信息码区和不带涂料的基带区。同一码道中的这两个区的尺寸相同，均为2ⁿ单位，其中n为该码道位数，尺寸的单位可以根据需要选定，如：米、厘米、毫米等。第（n＋1）码道的第一个信息码区的起始点位于第n码道的第一个信息码区的中点。第（n＋2）码道的第一个信息区的起始点位于第（n＋1）码道的第一个信息码区的中点，其它码道依次类推。码道数越多，则循环码带的长度也越长，测量范围也越大。

为了能方便地读出位移量的绝对值，可以在基带的另一表平面上设长度单位的刻度尺，并与格雷码图形相对应。

图1为本实用新型设计的循环码尺带的主视图。

图2为本实用新型设计的循环码尺带的背视图。

图3为本实用新型设计的循环码尺带的侧视图。

图4为具有11位码道的循环码尺带的主视图。

图5为利用循环码带进行液位测量的示意图。

图6为图1的局部放大图。

图7为图2的局部放大图。

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的描述。

图1－3是本实用新型设计的循环码尺带的各个视图。它由基带1，印制在基带一个表平面上的格雷码图形组成，基带由金属带制成，如不锈钢，其长度取决于设计的测量范围，即码道数。格雷码图形可以是光信息码，也可以是磁信息码，这种码是通过下述过程制作在基带上的，先将格雷码图形制成工作模板，然后将工作模板放在基带的表面，用静电喷涂的方法将吸光涂料喷向工作模板，经过加温处理后，即可在基带表面得到需要的格雷码图形的吸光信息码，这种码带适合在粉尘少，湿度高的环境中工作。通过光纤和光电技术，按金属基带和吸光涂料对光的吸收程度不同而取得信号。格雷码图形也可以是磁信息码。磁信息码是按格雷码图形将铁磁性介质烧结在金属基带上。磁信息码适合在粉尘大，湿度小、空气污染大的环境中工作。通过磁头或磁敏半导体元件，按金属基带和磁性介质不同的导磁性能而取得电磁信号。不论是光信息码还是磁信息码，它们都由多位码道组成。各码道沿基带宽度方向自右向左顺序排列，分别为第一位码道3、第二位码道4，第三位码道5……。各码道的宽度相等，其尺寸视读码器的尺寸而定，如用一般光电读码器，则码道宽度可定为3毫米，每一码道都包括依次循环布置的信息码区6和基带区7，信息码带可以凸出在基带表面之外，也可以与基带表面齐平。

同一码道中，信息码区和基带区的尺寸是相等的，其尺寸由第一码道至第二，第三码道直至第n码道，依次按2ⁿ的规律逐渐增大，例如，第一码道中，信息码区和基带区的尺寸均为2，第二码道中的尺寸均为2²，第三码道中的尺寸均为2³，依次类推。第2码道中的信息码区的起始点在第1码道的信息码区的中点，第3码道中的信息码区的起始点在第2码道的信息码区的中点，以后的码道依次类推。由此形成如图2所示的格雷码图形。码道的数量多少决定此码带的测量范围，这可以由设计者按需要设计，例如，所设计的码带具有六位码道，则码带长度可达64单位。具有14位码道的码带可长达16384单位，如选用毫米为单位，则码带长16米以上。

为了能在测量位移量时，在现场能直接地读出长度的绝对值，及检查测量仪表指示是否正确，可在基带的另一表平面上刻制与格雷码图形相对应的长度单位尺，例如米制刻度尺。例如第一码道的信息码区和基带区的尺寸分别为2单位，单位取毫米时，其信息码区和基带区的尺寸分别为2毫米，则在基带另一表平面上可刻制以厘米为单位的长度尺。在离第一码道的第一个信息码区的起点0.5毫米处刻度应为1毫米，在离第一码道的第三个信息码区的起始点1.5毫米处刻度应为10毫米。这样，在使用时就可方便地读出位移的绝对值。

本实用新型设计的循环码尺带可方便地用于温度、压力、液位、料位、流量、速度和加速度等参数的测量。

图5是利用本实用新型设计的码尺带进行液位测量的示意图。码带9的一端固定在置于液面的浮子8上，另一端也固定连接在固定物上，在码带9的适当位置上有读码器10，读码器10与放大器11和测量显示部分12连通。当液面有变化时，浮子相应上升和下降，同时带动码带发生直线位移，读码器10从码带9得到的位移信号经放大器11后在测量显示部分显示。

需要用于流量测量时，可使流体通过一个节流装置，使之产生压降而形成差压，差压信号产生的力通过力平衡机械而变为直线位移，此位移带动码带做直线运动，位移传感器就可在码带上取出对应的流量数字信号，使流量变送器实现数字化。

需要测量温度时，可利用温度变化引起膨胀体伸长、缩短而产生直线位移，从而带动码带做直线运动，位移传感器同样可在码带上取出与温度变化相应的温度数字信号，使温度变送器实现数字化。

其它如压力、速度、加速度等参数都只需使他们变换成直线位移、就可方便地从码带上取得相应的信号，直接测量直线位移量。因此，一些极易用物理方法变成直线位移量的物理量，如流量、温度、压力、液位、速度和加速度等都可以利用本实用新型设计的码带测量。由于设计的码带结构简单，使用方便，又不需要利用转动机构和齿轮等传动系统，所以可以明显减少测量误差。经双频激光干涉仪检定的具有15位码道，其测量范围为32米的码带，精度可达1毫米以下。而测量范围为16米的码盘的精度为2厘米。

Claims

1、一种由基底和格雷码图形组成的测量位移量的循环码尺带，其特征是：

(1)所说的基底是金属基带，基带的一个表平面上有沿长度方向布置的格雷码图形，

(2)所说的格雷码图形是光信息码和磁信息码中的一种，信息码带由多位码道组成，码道沿基带宽度自右至左顺序排列，每一码道均包含依次循环布置的带涂料的信息码区和不带涂料的基带区，同一码道中的这两个区的尺寸相同，为2ⁿ单位，第(n+1)码道的第一个信息码区的起始点位于第n码道的第一个信息码区的中点。

2、按权利要求1所说的测量位移量的循环码尺带，其特征是在金属基带的另一表面上有与格雷码图形相对应的长度尺。