【其他行业标准】 磁栅线位移传感器

ICS17.040.30 J42 备案号：34851—2012 中华人民共和国机械行业标准 JB/T 9943—2011 代替 JB/T 9943-1999 磁栅线位移传感器 Magnetic line art transducer 2011-12-20 发布 2012-04-01 实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 前言 本标准代替 JB/T 9943—1999《磁栅线位移传感器技术条件》。 本标准与 JB/T 9943—1999 相比，主要变化如下： 1. 增加了“防护等级”指标（本版的 6.2）； 2. 修改了“准确度”技术指标（本版的 6.4，1999年版的 4.4）； 3. 增加了“细分误差等级”技术指标（本版的 6.5）； 4. 增加了用于数控系统的磁栅尺的动态指标（本版的 6.6）； 5. 增加了“细分误差等级”技术指标的试验方法（本版的 9.2.4）； 6. 取消了“重复性”技术指标（1999年版的 4.6）； 7. 取消了“MTBF”项（1999年版的 4.6）； 8. 修改了部分文字的叙述。 本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国量具量仪标准化技术委员会（SAC/TC132）归口。 本标准负责起草单位：上海平信机电制造有限公司。 本标准参加起草单位：深圳市博望精密仪器有限公司。 本标准主要起草人：张健庭、沈晓峰、吴彬、腾飚、倪福春。 1 范围 本标准规定了磁栅线位移传感器的术语和定义、基本参数、功能、要求、环境适应性、连续运行试验、试验方法、检验规则、标志与包装等。本标准适用于由一系列等间距刻线的磁栅为检测元件的磁栅线位移传感器（以下简称“磁栅尺”）。 注：磁栅线位移传感器与磁栅数字显示仪表或计数模块连接组成磁栅线位移测量系统，也可以作为位置反馈的功能部件与数控系统相连，主要用于机械和仪器的线位移测量。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 191—2008 包装储运图示标志 GB/T 2423.5—1995 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验 Ea 和导则：冲击 GB/T 2423.10—2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验 Fc：振动（正弦） GB 4208—2008 外壳防护等级（IP代码） GB/T 4879—1999 防锈包装 GB/T 5048—1999 防潮包装 GB/T 6388—1986 运输包装收发货标志 GB/T 9969—2008 工业产品使用说明书总则 GB/T 13384—2008 机电产品包装通用技术条件 GB/T 14436—1993 工业产品保证文件总则 JB/T 9944—2011 磁栅数字显示仪表 3 术语和定义 JB/T 9944—2011 中确立的以及下列术语和定义适用本标准。 3.1 磁栅 (magnetic scale)：录制了一系列磁性刻线的载体称为磁栅。按载体外形分为线型磁栅 (line-pattern magnetic line art transducer) 和带型磁栅 (band-pattern magnetic line art transducer)。 3.2 磁栅线位移传感器 (magnetic line art transducer)：由一系列等间距刻线的磁栅作为线位移检测元件的磁栅尺。 3.3 增量式磁栅尺 (incremental magnetic line art transducer)：从设定的原点开始测量步距的数量来确定当前位置的数值的磁栅尺。 3.4 绝对式磁栅尺 (absolute magnetic line art transducer)：在磁栅尺通电的同时，无需移动，后续电路立即获得绝对位置的数值的磁栅尺。 3.5 测量长度范围内的位置误差 (position error over the measuring length)：测量长度范围内的位置误差用 $\pm(N + nL/1000) \mu m$ 来表示。$L$ 表示最大测量长度。 3.6 幅值高频调制信号 (high-frequency amplitude modulation signal)：一个幅值 ($E$) 不变的，基频为励磁信号频率的2倍频 ($n_0$)，初相位正比于位移量 $x$ 的信号。 3.7 细分误差 (measurement pitch cyclic error)：在任意一个磁栅栅距内的测量误差。 4 基本参数 磁栅尺的磁栅栅距、最小分辨力、测量长度、最大移动速度、工作电压及输出信号参见表1。 表1 基本参数 - 磁栅栅距 (mm)：0.08, 0.16, 0.2, 0.4, 1, 2, 3.2, 4, 5, 6.4, 10.0 - 最小分辨力 ($mu$m)：0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5 - 测量长度 (mm)：70, 120, 170, 220, 1020, 2020, 30000 - 最大移动速度 (m/min)：12, 60, 120, 150, 300, 2220 - 工作电压 (V)：5~70 - 输出信号类型： 1. 幅值高频调制信号 2. 输出正弦波信号的磁栅尺（两路相位差约90°，电压约为1Vpp或电流约为11$mu$A） 3. 符合 EIA/RS-232、EIA/RS-422、EIA/RS-485 接口标准的数字信号 4. 符合 EIA/RS-422 接口标准的相位差为90°的AB相信号 5. 集电极开路信号（最大额定电压 40V，最大额定电流 100mA） 6. 0V~10V 或 4mA~20mA 的模拟量信号 5 功能 磁栅尺经正确安装并与磁栅数字显示表、计数模块或数控系统连接后，在最大测量长度内应能正确给出位移量的数值。 6 要求 6.1 外观 6.1.1 磁栅尺表面应平整、光滑，无明显的机械损伤和缺陷，各氧化面和涂、镀层面应均匀、无脱落。 6.1.2 磁栅尺所有可拆卸的结构和零部件应有良好的互换性。 6.1.3 磁栅尺的各紧固部位应牢固，接插件应接触可靠、松紧适度。 6.2 防护等级 磁栅尺的防护等级不应低于 IP56。 6.3 抗干扰能力 磁栅尺与磁栅数字显示表组成测量系统后，在规定的条件下引起的误差不应超过 $\pm1$ 个分辨力。 6.4 准确度等级 磁栅尺的准确度等级用 $\pm(N + nL/1000) \mu m$ 来表示。 表2 准确度等级参数 (N, n): - $\pm 0.25$ (N=0.25, n=0.25/0.5) - $\pm 0.5$ (N=0.5, n=0.25/0.5) - $\pm 1.5$ (N=1.5, n=0.25/0.5) - $\pm 2.5$ (N=2.5, n=0.25/0.5) - $\pm 5$ (N=5, n=0.25/0.5) - $\pm 10$ (N=10, n=0.25/0.5) 注：若 $L < 1000mm$ 时，则 $L$ 按 1000mm 代入计算。 6.5 细分误差等级 磁栅尺的细分误差等级按表3的规定： $\pm 0.25 \mu m, \pm 0.5 \mu m, \pm 1.5 \mu m, \pm 2.5 \mu m, \pm 5 \mu m, \pm 7.5 \mu m$ 6.6 用于数控系统的磁栅尺的动态指标 6.6.1 抗冲击能力：110m/s² (11ms) 6.6.2 抗振动能力：150m/s² (55Hz～2000Hz) 6.6.3 加速度：50m/s² (沿测量方向) 7 环境适应性 7.1 气候环境 - 工作气候：0℃～50℃ - 贮存、运输气候：-20℃～70℃ - 相对湿度：$\le 95\%$ (500/500/$\pm$500) 7.2 力学环境 适应于磁栅尺的力学环境要求按 JB/T 9944—2011 中 8.2 的规定。 7.3 周围环境 磁栅尺在运输、存放和使用时，不应置于潮湿、油雾、强电磁污染、超量污染物和强振动环境中。 7.4 电源 供磁栅尺的电源电压误差在 $\pm 5\%$ 以内时，磁栅尺应能正常工作。 8 连续运行试验 按 JB/T 9944—2011 中第9章的规定条件进行连续运行试验，磁栅尺不应出现故障，其结果应符合本标准第5章、6.4 和 6.5 的规定。 9 试验方法 9.1 试验条件 9.2 试验项目及方法