專利名稱：測量位移量的循環(huán)碼尺帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量用部件，尤其與測量位移量的循環(huán)碼尺帶有關(guān)。
在各個科技及工業(yè)領(lǐng)域中，很多參數(shù)的測量，如溫度、壓力、液位、料位、流量、速度和加速度等的測量，都可用不同的物理方法把被測量參數(shù)的物理量變成直線位移量進行測量。因此，通過測量直線位移量來測量各種參數(shù)是實現(xiàn)高精度、高可靠測量中的重要測量方法。利用光柵來測量位移是一種經(jīng)常使用的方法，這種方法的主要不足之處是所測數(shù)值為脈沖增量，受電磁場的干擾大，對電源要求高，而且斷電后數(shù)據(jù)會丟失，因而不能連續(xù)計數(shù)。另一種方法是利用碼盤進行測量，它是用帶循環(huán)碼的碼盤，通過復(fù)雜的齒輪和機械部件把直線位移變成角位移量進行間接測量。碼盤是一種由基盤和印制在其上的格雷碼圖形組成，各碼道為沿徑向排列的同心圓環(huán)。使用碼盤測量時，由于碼盤直徑不能過分的大而使碼道數(shù)量受限制，因此測量范圍有限，如果需要大量程測量時，就要設(shè)計幾個碼盤，通過齒輪傳動，碼盤進位，這樣機械傳動系統(tǒng)會引起誤差增大而降低測量精度。
本實用新型的目的是要設(shè)計一種直接測量直線位移量的部件，這種部件結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍大，使用方便。
本實用新型設(shè)計的用于測量位移量的循環(huán)碼尺帶由金屬基帶和位于基帶一個表平面上的沿長度方向布置的格雷碼圖形組成，格雷碼圖形可以是光信息碼帶，也可以是磁信息碼帶。信息碼帶由多位碼道組成。碼道沿基帶寬度自右至左順序排列，每一碼道均包含依次循環(huán)布置的帶涂料的信息碼區(qū)和不帶涂料的基帶區(qū)。同一碼道中的這兩個區(qū)的尺寸相同，均為2n單位，其中n為該碼道位數(shù)，尺寸的單位可以根據(jù)需要選定，如米、厘米、毫米等。第(n＋1)碼道的第一個信息碼區(qū)的起始點位于第n碼道的第一個信息碼區(qū)的中點。第(n＋2)碼道的第一個信息區(qū)的起始點位于第(n＋1)碼道的第一個信息碼區(qū)的中點，其它碼道依次類推。碼道數(shù)越多，則循環(huán)碼帶的長度也越長，測量范圍也越大。
為了能方便地讀出位移量的絕對值，可以在基帶的另一表平面上設(shè)長度單位的刻度尺，并與格雷碼圖形相對應(yīng)。


圖1為本實用新型設(shè)計的循環(huán)碼尺帶的主視圖。
圖2為本實用新型設(shè)計的循環(huán)碼尺帶的背視圖。
圖3為本實用新型設(shè)計的循環(huán)碼尺帶的側(cè)視圖。
圖4為具有11位碼道的循環(huán)碼尺帶的主視圖。
圖5為利用循環(huán)碼帶進行液位測量的示意圖。
圖6為圖1的局部放大圖。
圖7為圖2的局部放大圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步的描述。
圖1－3是本實用新型設(shè)計的循環(huán)碼尺帶的各個視圖。它由基帶1，印制在基帶一個表平面上的格雷碼圖形組成，基帶由金屬帶制成，如不銹鋼，其長度取決于設(shè)計的測量范圍，即碼道數(shù)。格雷碼圖形可以是光信息碼，也可以是磁信息碼，這種碼是通過下述過程制作在基帶上的，先將格雷碼圖形制成工作模板，然后將工作模板放在基帶的表面，用靜電噴涂的方法將吸光涂料噴向工作模板，經(jīng)過加溫處理后，即可在基帶表面得到需要的格雷碼圖形的吸光信息碼，這種碼帶適合在粉塵少，濕度高的環(huán)境中工作。通過光纖和光電技術(shù)，按金屬基帶和吸光涂料對光的吸收程度不同而取得信號。格雷碼圖形也可以是磁信息碼。磁信息碼是按格雷碼圖形將鐵磁性介質(zhì)燒結(jié)在金屬基帶上。磁信息碼適合在粉塵大，濕度小、空氣污染大的環(huán)境中工作。通過磁頭或磁敏半導(dǎo)體元件，按金屬基帶和磁性介質(zhì)不同的導(dǎo)磁性能而取得電磁信號。不論是光信息碼還是磁信息碼，它們都由多位碼道組成。各碼道沿基帶寬度方向自右向左順序排列，分別為第一位碼道3、第二位碼道4，第三位碼道5……。各碼道的寬度相等，其尺寸視讀碼器的尺寸而定，如用一般光電讀碼器，則碼道寬度可定為3毫米，每一碼道都包括依次循環(huán)布置的信息碼區(qū)6和基帶區(qū)7，信息碼帶可以凸出在基帶表面之外，也可以與基帶表面齊平。
同一碼道中，信息碼區(qū)和基帶區(qū)的尺寸是相等的，其尺寸由第一碼道至第二，第三碼道直至第n碼道，依次按2n的規(guī)律逐漸增大，例如，第一碼道中，信息碼區(qū)和基帶區(qū)的尺寸均為2，第二碼道中的尺寸均為22，第三碼道中的尺寸均為23，依次類推。第2碼道中的信息碼區(qū)的起始點在第1碼道的信息碼區(qū)的中點，第3碼道中的信息碼區(qū)的起始點在第2碼道的信息碼區(qū)的中點，以后的碼道依次類推。由此形成如圖2所示的格雷碼圖形。碼道的數(shù)量多少決定此碼帶的測量范圍，這可以由設(shè)計者按需要設(shè)計，例如，所設(shè)計的碼帶具有六位碼道，則碼帶長度可達64單位。具有14位碼道的碼帶可長達16384單位，如選用毫米為單位，則碼帶長16米以上。
為了能在測量位移量時，在現(xiàn)場能直接地讀出長度的絕對值，及檢查測量儀表指示是否正確，可在基帶的另一表平面上刻制與格雷碼圖形相對應(yīng)的長度單位尺，例如米制刻度尺。例如第一碼道的信息碼區(qū)和基帶區(qū)的尺寸分別為2單位，單位取毫米時，其信息碼區(qū)和基帶區(qū)的尺寸分別為2毫米，則在基帶另一表平面上可刻制以厘米為單位的長度尺。在離第一碼道的第一個信息碼區(qū)的起點0.5毫米處刻度應(yīng)為1毫米，在離第一碼道的第三個信息碼區(qū)的起始點1.5毫米處刻度應(yīng)為10毫米。這樣，在使用時就可方便地讀出位移的絕對值。
本實用新型設(shè)計的循環(huán)碼尺帶可方便地用于溫度、壓力、液位、料位、流量、速度和加速度等參數(shù)的測量。
圖5是利用本實用新型設(shè)計的碼尺帶進行液位測量的示意圖。碼帶9的一端固定在置于液面的浮子8上，另一端也固定連接在固定物上，在碼帶9的適當(dāng)位置上有讀碼器10，讀碼器10與放大器11和測量顯示部分12連通。當(dāng)液面有變化時，浮子相應(yīng)上升和下降，同時帶動碼帶發(fā)生直線位移，讀碼器10從碼帶9得到的位移信號經(jīng)放大器11后在測量顯示部分顯示。
需要用于流量測量時，可使流體通過一個節(jié)流裝置，使之產(chǎn)生壓降而形成差壓，差壓信號產(chǎn)生的力通過力平衡機械而變?yōu)橹本€位移，此位移帶動碼帶做直線運動，位移傳感器就可在碼帶上取出對應(yīng)的流量數(shù)字信號，使流量變送器實現(xiàn)數(shù)字化。
需要測量溫度時，可利用溫度變化引起膨脹體伸長、縮短而產(chǎn)生直線位移，從而帶動碼帶做直線運動，位移傳感器同樣可在碼帶上取出與溫度變化相應(yīng)的溫度數(shù)字信號，使溫度變送器實現(xiàn)數(shù)字化。
其它如壓力、速度、加速度等參數(shù)都只需使他們變換成直線位移、就可方便地從碼帶上取得相應(yīng)的信號，直接測量直線位移量。因此，一些極易用物理方法變成直線位移量的物理量，如流量、溫度、壓力、液位、速度和加速度等都可以利用本實用新型設(shè)計的碼帶測量。由于設(shè)計的碼帶結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，又不需要利用轉(zhuǎn)動機構(gòu)和齒輪等傳動系統(tǒng)，所以可以明顯減少測量誤差。經(jīng)雙頻激光干涉儀檢定的具有15位碼道，其測量范圍為32米的碼帶，精度可達1毫米以下。而測量范圍為16米的碼盤的精度為2厘米。
權(quán)利要求1.一種由基底和格雷碼圖形組成的測量位移量的循環(huán)碼尺帶，其特征是(1)所說的基底是金屬基帶，基帶的一個表平面上有沿長度方向布置的格雷碼圖形，(2)所說的格雷碼圖形是光信息碼和磁信息碼中的一種，信息碼帶由多位碼道組成，碼道沿基帶寬度自右至左順序排列，每一碼道均包含依次循環(huán)布置的帶涂料的信息碼區(qū)和不帶涂料的基帶區(qū)，同一碼道中的這兩個區(qū)的尺寸相同，為2n單位，第(n+1)碼道的第一個信息碼區(qū)的起始點位于第n碼道的第一個信息碼區(qū)的中點。
2.按權(quán)利要求1所說的測量位移量的循環(huán)碼尺帶，其特征是在金屬基帶的另一表面上有與格雷碼圖形相對應(yīng)的長度尺。
專利摘要本實用新型屬于測量直線位移量用的循環(huán)碼尺帶。它由金屬基帶和位于基帶一個表平面上的沿長度方向布置的格雷碼圖形組成，格雷碼圖形是一種光或磁的信息碼帶，它由多位碼道組成，每一碼道上有循環(huán)布置的信息碼區(qū)和基帶區(qū)，這種循環(huán)碼帶結(jié)構(gòu)簡單，可對直線位移量進行直接測量。由于測量過程中不需利用轉(zhuǎn)動機構(gòu)和齒輪傳動系統(tǒng)，所以可明顯減小測量誤差，實現(xiàn)高精度、高可靠地測量。
文檔編號G01B21/02GK2081524SQ90218289
公開日1991年7月24日 申請日期1990年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月24日
發(fā)明者戴進武, 李文杰 申請人:戴進武, 李文杰