[科普中国]-磁栅

磁栅的工作原理是磁电转换，为保证磁头有稳定的输出信号幅度，考虑到空气的磁阻很大，故磁栅尺与磁头之间不允许存在较大和可变的间隙，最好是接触式的。为此带型磁栅在工作时磁头是压入于磁带上的，这样即使带面有些不平整，磁头与磁带也能良好的接触。线型磁栅的磁栅尺和磁头之间约有0.01mm的间隙，由于装配和调整不可能达到理想状态，故实际上线型磁栅也处于准接触式的工作状态。

简介在磁性材料的表层或非导磁材料的磁性镀层上，准确地等距离磁化为具有N、S极的尺子、圆杆或圆盘(图1)。尺子称磁尺（有尺式和带式两种）,圆杆称磁杆，二者用于直线位移测量；圆盘称磁盘，用于角位移测量。磁栅的栅距一般为0.2毫米或0.1毫米。磁栅是捷克斯洛伐克的K.斯捷潘内克于20世纪50年代中期研制成功的，用于测量滚齿机传动链误差，并用于齿轮单面啮合检查仪（见齿轮综合检查仪）中。其后由于磁通响应式磁头的发展，磁栅也用于机床的定位反馈系统和长度测量工具，例如丝杠测量仪、电子千分尺、电子高度卡尺等的测量系统中。 用磁栅测量时需配以磁头。磁头 (图2)有速度响应式和磁通响应式两种。①速度响应式磁头：当磁栅基尺和磁头间有相对移动时，按电磁感应原理在磁头的输出绕组中会产生正弦波形的感应电势，其大小与相对移动的速度成正比，经滤波、放大、整形、细分、计数后便可得出位移量。这种磁头适用于连续的匀速运动中。②磁通响应式磁头：在激磁绕组中输入高频(激磁)电流，输入绕组会产生频率为激磁电流两倍的感应（载波）电势。当磁栅与磁头有相对位移时，又产生（二次谐波）感应电势，用滤波器滤去高频载波并经有关电路处理后即可得到相对位移量。为了增大输出和减小录磁误差影响，常将这种磁头多个串联起来使用。它适用于断续移动的测量中。

组成磁栅和磁头组成的部件称为磁栅式长度传感器。它与滤波、放大、整形、细分、计数、数字显示等电子部分组成的系统称为磁栅测量系统，其测长精度可达 3微米/1000毫米，测角精度可达1″/360°。

磁栅尺利用与录音技术相似的方法，通过录磁头在磁性尺（或盘）上录制出间隔严格相等的磁波这一过程称为录磁。已录制好磁波的磁性尺称为磁栅尺。磁栅尺上相邻栅波的间隔距离称为磁栅的波长，又称为磁栅的节距（栅距）。

磁栅尺与录磁原理编辑

磁栅尺是磁栅数显系统的基准元件。显然，波长就是磁栅尺的长度计量单位。任一被测长度都可用与其对应的若干磁栅波长之和来表示。

磁栅尺的尺体可由满足一定要求的硬磁合金制成。也可由表面镀上一层硬磁合金的磁性材料制成。对制成磁栅尺的硬磁合金磁性材料的性能应有如下要求：

1）良好的磁性能 材料应具有较大的剩磁和矫顽力，即材料的磁滞回线应较胖大。

2）良好的磁均匀性 材料的磁性能越均匀越好，以保证录磁后的剩磁幅值相等，否则将影响磁栅的精度。

3）良好的磁稳定性 材料录磁后的剩磁强度应不会有随着时间的延伸而很快减弱的性能。

4）良好的力学性能 材料应具有较高的机械强度、硬度和耐磨度，易于机械加工及不易受外界温度和湿度变化。

5）一定的频率特性 能保证在一定的剩磁强度的要求下录上所需频率（波长）的磁波。

常用的硬磁合金是Cu-Ni-Fe合金或Fe-Cr-Co合金；常用的磁性镀层的成分是Ni、Co、P。

磁栅尺的设计编辑

磁栅的一个重要特点是磁栅尺与磁头处于接触式的工作状态。磁栅的工作原理是磁电转换，为保证磁头有稳定的输出信号幅度，考虑到空气的磁阻很大，故磁栅尺与磁头之间不允许存在较大和可变的间隙，最好是接触式的。为此带型磁栅在工作时磁头是压入于磁带上的，这样即使带面有些不平整，磁头与磁带也能良好的接触。线型磁栅的磁栅尺和磁头之间约有0.01mm的间隙，由于装配和调整不可能达到理想状态，故实际上线型磁栅也处于准接触式的工作状态。

磁栅的另一个重要特点是磁栅尺处于一定的张紧状态。1

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学