容栅数显千分表：精密测量与间接应用详解

容栅数显千分表是一种精密的数字式位置传感器，专用于测量1微米级别的位移量，尤其适用于直线位移和角位移的高精度测量。在《自动检测技术及应用》（第2版）的第十一章“数字式位置传感器”中，详细介绍了各种数字式传感器的工作原理和应用。 该章节首先区分了直接测量和间接测量两种位置测量方式。直接测量，如直线光栅和长磁栅，是通过传感器直接测量被测量对象的位移，如光栅读数头直接读取光栅尺上的刻度来获取直线位移。这种测量方式具有精度高、误差小的特点，例如，在直线机床中直接利用数字式直线位移传感器测量位移量，避免了转换误差。 间接测量则是通过旋转式传感器如角编码器测量回转运动，然后推算出与之相关的直线位移。例如，角编码器测量工作台的旋转角度，通过齿轮-齿条副或其他传动机构，如滚珠丝杠-螺母副，将角位移转化为线位移。间接测量方法涉及计算齿轮转过的齿数、齿条的齿距和移动距离，这些都需要精确的数学模型和算法支持。 章节详细讲解了角编码器、光栅传感器（包括莫尔条纹）、磁栅传感器和容栅传感器的工作原理。角编码器利用光电效应或磁性变化进行角度测量，而光栅传感器利用莫尔条纹的周期性结构进行位移检测。磁栅传感器通过磁场变化来实现位置测量，容栅传感器则利用电荷积累或电流变化来感应位移，它们都在精密机械系统中扮演重要角色。 容栅传感器以其独特的设计，如利用电场或磁场的变化与位移的线性关系，提供高分辨率和重复性好的读数，因此在数控机床和其他自动化设备中广泛应用。掌握这些传感器的原理和应用，对于理解现代精密机械和控制系统至关重要。 总结来说，第十一章探讨了数字式位置传感器在现代工业中的核心作用，通过比较和分析不同类型的传感器，帮助读者理解如何选择和使用最合适的传感器以满足高精度测量的需求。学习这些内容，不仅可以提升机械工程技术人员的技术能力，也能促进整个制造行业的技术创新和产品质量的提升。