磁性標尺

磁柵又稱磁尺，是一種計算磁波數目的位置檢測元件。可用於直線和轉角的測量，其優點是精度高、複製簡單和安裝方便等，在油污、粉塵較多的場合使用有較好的穩定性。因此，它在數控機床、精密機床和各種測量機上得到廣泛使用。

磁尺位置測量有直線式和迴轉式兩種。磁柵的工作原理與普通磁帶的錄磁和拾磁的原理是相同的。用錄磁磁頭將相等節距(常為20μm或50μm)周期變化的電信號記錄到磁性標尺上，用它作為測量位移量的基準尺。在檢測時，用拾磁磁頭讀取記錄在磁性標尺上的磁信號，通過檢測電路將位移量用數字顯示出來或送至位置控制系統。圖1所示為磁柵位置方框圖。

測量用的磁尺與普通的磁帶錄音的區別在於：①磁性標尺的等節距錄磁的精度要求很高，因為它直接影響位移測量精度。為此需要在高精度錄磁設備上對磁尺進行錄磁。②當磁尺與拾磁磁頭之間的相對運動速度很低或處在靜止狀態時，也應能夠進行位置測量。因此，不能採用一般的錄音機拾磁磁頭即速度響應型磁頭，需要用特殊的磁通響應型磁頭。

磁化信號可以是脈衝，也可以是正弦波或飽和磁波。磁化信號的周期一般是0.05mm、0.10mm、0.15mm、0.20mm等幾種。

磁柵基體不導磁，要求溫度對測量精度的影響小，熱脹係數與普通鋼鐵相近。磁柵按基體形狀的不同可以分為直線位移測量用的實體型磁柵、帶狀磁柵和線狀磁柵；用於角度位移測量的會轉型磁柵等。

實體型標尺是一種磁頭和磁性標尺不接觸的磁尺。磁頭固定在帶有板簧座的磁頭架上。磁性標尺的形狀和加工精度要求較高，其剛性好，穩定性高，以保證高精度。這種磁尺成本較高，也不能做得太長，一般小於600毫米，如需要更長的磁尺，必須用幾根接長使用。

帶狀磁尺這是以鍍有鎳一鈷合金磁膜的寬為20毫米，厚為0．20毫米的彈性銅帶做成的磁性標尺。通常將它固定在低碳鋼做的屏蔽殼體內，並以一定的預應力繃緊在框架或支架中間，使磁性標尺的溫度膨脹係數與框架或機床的膨脹係數相近，從而減小溫度對檢測精度的影響。工作時磁頭和磁性標尺接觸，由於磁性標尺是一彈性件，允許有一定的變形，所以對整個磁尺機械部件的安裝精度要求不高。這種磁尺的系統精度能達到每米長±3微米。可做得很長，一般用於大於1米的磁尺系統中。帶狀磁尺的缺點是磁頭與磁性標尺接觸使用，因而有磨損。但在有粉塵、油污的環境中工作時，摩擦次數仍可達1千萬次以上。

線狀標尺是一種同軸型直線磁尺，用直徑2毫米的線材做磁性標尺(在永磁材料或青銅絲上電鍍鎳一鈷合金製成)。磁頭是特製的磁性標尺套在中間的多間隙磁通響應型磁頭。磁性標尺和磁頭之間有很小間隙，雖然仍有一些接觸，但接觸壓力較小，磨損不大。該磁尺的優點是輸出信號較大，由於磁性標尺和磁頭的工作區被磁頭圍住，從而對電磁場的干擾能起到較為理想的屏蔽作用，抗干擾性能好，系統檢測精度可獲提高。缺點是因熱膨脹係數大，不易做得太長(一般<1.5米)。這種磁尺系統精度可達到2微米/300毫米。它的機械部分可以做得很小，通常用於小型精密機床，測量機和微型量儀。

迴轉型磁尺主要用來檢測角位移(若加上摩擦輪，也可以間接完成長度計量)。它的磁頭和帶狀磁尺的磁頭完全一樣，不同的是將磁性標尺改為磁碟或磁鼓形狀。

粗刻度磁尺，其磁信號節距為4毫米，經過1/4或1/40的內插細分可進行最小單位為1毫米或0.1毫米的數字顯示。如果經過1/400的內插細分，它的最小顯示值則可達0.01毫米。這種磁尺一般做成每根長3米，工作速度最高可達180米/分。

粗刻度磁尺成本低，製作方便，磁頭中的間隙個數少(僅4個)，調整簡單，而且使用時磁頭和磁性標尺是非接觸式的，因而壽命長。對於精度要求較低的鑽床、車床和大型機床是非常合適的。