主题：【第十五届原创】分析仪器常用传感器编码式位置和位移传感器

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红小豆发表于：2022/11/30 08:33:14 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

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分析仪器常用传感器编码式位置和位移传感器

概述

编码式位移传感器基于脉冲编码原理，用以测量运动部件的直线位置和速度变化、转轴旋转角度和速度变化等，其输出信号为电脉冲。

简述

现代的气相色谱仪或者液相色谱仪是一套复杂的精密机-电-光学-化学系统，为保证其高性能的运行，需要精细控制机械部件的运动位置、运动距离、角度和速度。例如气相色谱仪或者液相色谱仪需要精确控制进样针运行位置和速度、样品瓶的准确识别检测、柱温箱后开门控制、色谱进样阀和切换阀控制等，均需要使用位置和位移传感器。

期间需要使用到位置和位移传感器，一般需要确定部件运行的起点（原点），各个部件位置，或者部件相对于原点的移动位置以及运动速度。

通常情况下，机械部件需要安装反射式或者透射式的码盘，与机械部件运动同步或者通过齿轮、齿条、皮带或者丝杆连接，随着机械部件的运动位置（位移）传感器会连续输出脉冲信号。色谱系统根据接收到脉冲的时间点、时间间隔和脉冲个数，可以确定机械部件的运行是否正确和实时。

高精度的脉冲编码器每个旋转周期可以输出数百至数万个脉冲信号，以满足高精度位置（或位移）检测的需要。按码盘的读取方式，脉冲编码器可以分为光电式、电磁式和接触式，其中光电式脉冲编码器的可靠性和精密度较高。根据编码类型，脉冲编码器可以分为绝对式编码器和增量式编码器。

脉冲编码器使用的码盘的常见形式如图1所示，图1-a、b为反射方式码盘，分别为二进制码盘和格雷码盘，码盘表面有黑色和白色不同区域组成，需要反射式光电开关配合工作，可用于绝对式编码器；图1-c为透射式码盘，码盘上面均匀制作刻槽，需要透射式光电开关配合工作，可以用于绝对或者增量式编码器。

图中所示的二进制码盘或格雷码盘旋转一周，即可以产生0000-1111共计16个二进制数字，可以将圆盘分成16等份。某些型号气相色谱仪或液相色谱仪圆盘状自动进样器样品架采用此种码盘，用以确定样品瓶位置。

图1-a所示的二进制形式码盘，如果传感器发生位置偏差，可能会出现较大的定位差异。例如7号位置（0111）向8号位置（1000）运行时，由于传感器位置发生偏差，可能会导致实际运行为8（1000）号位置至15（1111）号位置，一般称此类误差为非单值性误差。采用图1-b所示的格雷码盘可以消除此类问题，格雷码盘的特点是相邻两个二进制数值仅有一位数字不同，运行偏差不超过一个单位，可以提高可靠性。

图1-c为平动码盘，码盘可以选用透明或者不透明材质，对应制作不透明或透明的精密刻线或者刻槽，可以用作多位自动进样器样品瓶位置的位置传感器。

平动码盘还可以用作位移传感器，色谱系统通过识别码盘输出脉冲的数量和时间间隔，用以确定机械部件的移动距离和移动速度。多位样品盘的定位误差要求较高，采用精密刻线的码盘可以协助完成此项工作。

色谱仪器较多部件的运动方式为直线型，一般需要采用皮带、齿轮齿条或丝杆将电机的旋转运动转换成直线运动，码盘一般与电机同步旋转工作。与普通光电开关相同，需要保持光路的清洁，避免严重灰尘或者油污的干扰。

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