JBT9942-1999光栅角位移传感器.pdf

ICS 25.060.10 J 51 JB/T 99421999 光 栅 角 位 移 传 感 器 1999- 05- 20 发布2000- 01- 01 实施 国 家 机 械 工 业 局 发 布 前 言 本标准是在 ZB J51 00889光栅角位移传感器的基础上修订的。 本标准与 ZB J51 00889 的技术内容基本一致，主要差异是： 依据市场和技术发展需要，工作电压增加5V 一档； 工作气候条件相对湿度要求略有降低； 为不使与系统准确度混淆，将细分准确度改为细分精度； 根据有关规定，平均无故障工作时间分等应从 5000 h 起； 按有关规定重新进行了编辑。 本标准自实施之日起代替 ZB J51 00889。 本标准的附录 A 和附录 B 都是标准的附录。 本标准的附录 C 是提示的附录。 本标准由全国金属切削机床标准化技术委员会提出并归口。 本标准负责起草单位：北京机床研究所。 本标准主要起草人：赵惠英、魏长奇、邢国春。 JB/T 9942 1999 1 1 范围 本标准规定了光栅角位移传感器的结构型式和基本参数、技术要求、试验方法、检验规则和标志、 包装及储存。 本标准适于以圆光栅盘为检测元件的角位移传感器。它与数显表组成角位移测量系统，主要用于 机床、仪器的数显及数控。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本 均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 1911990包装储运图示标志 GB/T 4857.51992运输包装件基本试验 垂直冲击跌落试验方法 GB/T 4857.71992运输包装件基本试验 正弦振动（定额）试验方法 GB/T 6587.21986电子测量仪器 温度试验 GB/T 6587.31986电子测量仪器 湿度试验 GB/T 133061991标牌 GB/T 133841992机电产品包装 通用技术条件 3 结构型式和基本参数 3. 1 结构型式 开启式光栅角位移传感器，读数头与圆光栅盘分离。 封闭式光栅角位移传感器，读数头与圆光栅盘组成整装部件。 3. 2 型号 光栅角位移传感器的型号表示方法如下： 国家机械工业局 1999- 05- 20 批准 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 光 栅 角 位 移 传 感 器 JB/T 99421999 代替 ZB J 51 00889 2000- 01- 01 实施 GJ 阿拉伯数字，表示规格 汉语拼音字母，K表示开启式 F表示封闭式 汉语拼音字母，表示角位移 汉语拼音字母，表示光栅 JB/T 99421999 2 3. 3 基本参数 光栅角位移传感器的基本参数应符合表 1 的规定，其传动轴的连接形式和尺寸，应在产品说明书 中给出。 表 1 名 称脉 冲 数 每转输出脉冲数 x / r 100；150；250；300；360；400；500；600；720；800；1000；1080； 1440；1500；1800；2000；2400；2500；3600；5000；5400；7200； 9000；10000；10800；12500；12960；18000；21600；25920；32400； 36000；64800；129600 最 高 转 速 r/min A组 1；6；15；39；60 B 组 600；1000；2000；3000；5000 工 作 电 压 V +5；5；+12；12 注 1 前置电路带倍频的传感器每转输出脉冲应为表 1 中参数乘以倍频数。 2 表中 x 表示“脉冲数”，r 表示“转”。 4 技术要求 4. 1 环境适应性 4. 1. 1 气候环境 光栅角位移传感器的工作气候条件及储存运输气候条件见表 2。 表 2 工 作 气 候 条 件储 存 运 输 气 候 条 件 环 境 温 度 045 4055 相 对 湿 度 % 83（205时）90（205时） 4. 1. 2 力学环境 4. 1. 2. 1 光栅角位移传感器在有包装情况下允许受到一般振动和冲击，并符合 GB/T 4857.7 中规定的 试验要求，振动时间为 40 min。 4. 1. 2. 2 正确包装后的产品，经过汽车以 2540 km/h 的速度在三级公路上行驶 200 km后开始检查， 应能保持其性能和技术指标，并允许与 4.1.2.1 等效。 4. 1. 2. 3 正确包装后的产品，应能符合 GB/T 4857.5 中规定的跌落试验要求，跌落高度等于 300 mm。 4. 1. 3 环境条件 JB/T 99421999 3 光栅角位移传感器工作与储存，应在无腐蚀气体和明显油雾的环境中。 4. 1. 4 电源环境 工作电压误差为6%以内时，传感器能正常工作。 4. 2 功能 4. 2. 1 光栅角位移传感器正确安装并与数显表组成测量系统后， 传感器旋转时能正常连续读数， 在360 范围内能正常显示角度值或转一周的脉冲数。 4. 2. 2 具有参考零位的光栅角位移传感器，参考零位功能显示应正确，在 360范围内只允许有一个 参考零位。 4. 3 外观质量及结构性能 4. 3. 1 外表面应平整、光滑，无明显机械损伤和缺陷，各氧化面和涂、镀层面应均匀，无脱落。 4. 3. 2 所有拆卸或可替换的结构零部件，设计、制造时应保证良好的互换性。 4. 3. 3 光栅角位移传感器各紧固和焊接部位应牢固，插头与插座接口应接触可靠，松紧适度。 4. 3. 4 具有防尘、防水、防油结构的产品，性能应符合该产品技术文件的规定。 4. 3. 5 光栅角位移传感器的启动力矩、惯性矩、允许的轴向和径向载荷应在说明书中给出数据。 4. 4 准确度 光栅角位移传感器的准确度用最大间隔误差的二分之一冠以“”号表示，按使用要求分两个组， 见表 3。 表 3 组 别等 级准 确 度组 别等 级准 确 度 10.2510.05 r 20.520.1 r 3130.125 r 4240.25 r 55 B 50.5 r 610 A 730 4. 5 光栅角位移传感器输出信号 4. 5. 1 光栅角位移传感器输出信号的幅值及质量，应符合系统的最高转速及细分精度的规定。 4. 5. 2 各型产品应在说明书中分别标明信号波形种类、信号路数、信号幅值范围、允许信号直流电平 变化范围、各路信号间相位差变化量及正弦性误差（失真度） 。 4. 5. 2. 1 方波输出 4. 5. 2. 1. 1 输出信号路数组合应符合表 4 的规定。 JB/T 99421999 4 表 4 序 号信 号 路 数信 号 组 成 12A、B 23A、B 和 R 或R 34A、A、B 和B 45A、A、B、B和 R1 或1R 56A、A、B、B、R1 和1R 4. 5. 2. 1. 2 波形见图 1。 角位移量； U电压 图 1 输出波形图 JB/T 99421999 5 4. 5. 2. 1. 3 在说明书中应给出信号的高低电平范围。 4. 5. 2. 1. 4 输出信号占空比及相邻 90两路信号相位差变化量见表 5。 表 5 等 级信号占空比（相位角）相位差变化量（相位角） 1180180159015 2180180309030 4. 5. 2. 2 正弦波输出 4. 5. 2. 2. 1 输出信号路数组合应符合表 6 的规定。 表 6 序 号信 号 路 数信 号 组 成 12A、B 23A、B 和 R1 34A、A、B 和B 45A、A、B、B和 R1 或1R 56A、A、B、B、R1 和1R 4. 5. 2. 2. 2 波形见图 2。 4. 5. 2. 2. 3 在使用说明书中应给出传感器输出电流信号幅值和额定负载。 4. 5. 2. 2. 4 输出信号直流电平在传感器旋转一周范围内的变化率和相邻两路 90信号相位差变化量 按表 7。 表 7 等 级信号直流电平变化率 %相位差变化量（相位角） 15905 210908 3159015 4309030 4. 5. 3 凡具有参考零位的产品对参考零位脉冲信号必须提供下列参数： a） 有参考零位电平范围； b） 有参考零位脉冲幅值； c） 有参考零位脉冲宽度。 JB/T 99421999 6 角位移量； U电压 图 2 输出波形图 4. 6 抗干扰性能 光栅角位移传感器与合格的数显表组成系统后，在规定的条件下按附录 B（标准的附录）进行试 验，引起的误差不大于加或减一个最小示值，并能分辨清楚。 4. 7 可靠性 光栅角位移传感器的可靠性用平均无故障工作时间（MTBF）衡量，其具体数值应在产品说明书 中给出，但不应低于 5000 h。平均无故障工作时间分等见表 8。 表 8 等 级123 MTBF10000 h7500 h5000 h 4. 8 一次开箱合格率 产品检验合格包装入库，经过储存运输后一次开箱合格率应不低于 95%。 JB/T 99421999 7 4. 9 保修期 用户在遵守使用说明书的前提下，从生产厂发货之日起 18 个月内，产品因制造质量不良而发生损 坏或不能正常工作，制造厂应负责保修。 5 试验方法 5. 1 环境适应性试验 5. 1. 1 气候环境试验按 GB/T 6587.2 和 GB/T 6587.3 进行，其结果应符合 4.1.1 的规定。 5. 1. 2 力学环境试验按 GB/T 4857.5、GB/T 4857.7 及本标准附录 A（标准的附录）进行，其结果应 符合 4.1.2.14.1.2.3 的规定。 5. 2 功能试验 将受试传感器与数显表组成系统，模拟使用状态，使传感器传动轴旋转 360和在零位标志附近 正反转，其结果应符合 4.2.1 和 4.2.2 的规定。 5. 3 外观质量及机械结构检验 外观质量及机械结构采用目测及手感法检验，应符合 4.3.1 和 4.3.2 的规定。 5. 4 准确度试验 5. 4. 1 在角位移测试台上将被检角位移传感器与数显表连接成系统后，在工作气候条件下，受试传感 器模拟使用状态安装并与多面体光电准直仪或环形激光干涉仪进行角位移比较，检验 360范围内测 量点不应少于 12 点，并以最大误差值的二分之一冠以“”号表示其结果，应符合 4.4 和表 3 的规定。 5. 4. 2 角位移测量系统的极限误差应不大于被检产品检定误差的三分之一。在准确度小于或等于 0.5 时，测量系统的极限误差不大于被测产品检定误差的二分之一。 5. 5 输出信号试验 用谐波分析方法检测，也可以用示波器、相位计和万用表检验，其结果应符合 4.5 的规定。 5. 6 抗干扰试验 角位移传感器与合格数显表连接成系统后，应按附录 B 规定的条件进行试验，其结果应符合 4.6 的规定。 5. 7 可靠性试验 5. 7. 1 平均无故障工作时间（MTBF）试验按有关规定进行。其结果应符合 4.7 的规定。失效判别及 计算失效的规定参见附录 C（提示的附录） 。 5. 7. 2 在出厂合格品中随机抽样，抽样数量按表 9 的规定。 表 9 批 量 或 连 续 生 产 数 量推 荐 抽 样 数 13全 部 4163 17525 53968 9720013 200 以上20 JB/T 99421999 8 6 检验规则 6. 1 产品须经制造厂质量检验合格后方能出厂，并应附有证明其产品质量合格的文件。 6. 2 出厂检验项目包括 4.2.1、4.2.2、4.3.14.3.4 和 4.4 的内容。 6. 3 型式试验除 4.7 和 4.9 外，对第 4 章规定的各项技术要求应进行全面的检验。试验样品数量应不 少于三套，并规定在具备下列条件之一时进行： a） 新产品鉴定； b） 设计有较大更改； c） 主要工艺方法更改； d） 关键材料、元器件更改； e） 生产间断一年以上再生产时； f） 一般正常生产两年进行一次。 检验中出现故障或任一项目不合格时，应加倍抽样检验；仍不合格时，则判为不合格。 6. 4 当用户和制造厂之间在质量问题上有争执时，应针对争执的项目进行仲裁试验，试验可双方共同 参加，也可由上级主管机关进行。 7 标志、包装、运输及储存 7. 1 标志 7. 1. 1 产品须在明显适当部位固定产品品牌，其型式、尺寸和技术要求应符合 GB/T 13306 的规定， 内容包括： a） 制造厂名称； b） 产品名称、型号； c） 角位移传感器每转输出脉冲数； d） 准确度等级； e） 输出信号波形； f） 出厂编号和制造日期。 7. 1. 2 在包装箱外壁应标明：产品名称、制造厂名称、产品型号、净重、毛重、尺寸（长宽高） 和收货单位。 7. 1. 3 运输与储存标志，应标有“小心轻放” 、 “不许倒置”等字样或图案。标志应符合 GB 191 的规定。 7. 2 包装 产品包装应符合 GB/T 13384 的规定。 7. 3 储存 角位移传感器应储存在通风干燥、无腐蚀性气体仓库内。 7. 4 随机文件 随机应附带下列文件： a） 产品使用说明书； b） 产品合格证； c） 产品装箱单。 JB/T 99421999 9 附 录 A A 1 路面：三级公路中级路面。 A 2 里程：200 km。 A 3 车速：2540 km/h。 A 4 车型：4 t 卡车。 A 5 载重量：满载的三分之一。 A 6 包装件摆放位置：车厢后部，并适当固定。 附 录 B B 1 抗干扰性能试验 将角位移传感器与抗干扰性能合格的数显表连接成系统后试验。 抗干扰性能试验建议按如下方法进行。 B 1. 1 在与数显表同一电网上，人为的制造下列干扰： a） 用 40 A 交流接触器，每隔 5 min 左右启停一次 510 kW 电动机，试验 20 次； b） 距离数显表 2 m外，使用电焊机焊接 20 min； c） 开关电风扇，插拔电烙铁或使用直径 6 mm交直流手电钻开闭 10 次； d） 用 75 A 三相交流接触器连续通断 30 次； e） 距离数显表 5 m 外，用 5 kW 以下的任一种可控硅电源连续工作（仅对脉冲当量为 10m 的 数显表做此试验） 。 B 2 抗干扰性能试验 B 2. 1 电源线低频重复干扰传导敏感度试验 B 2. 1. 1 低频重复干扰源原理图见图 B1。 （标准的附录） 汽 车 跑 车 试 验 条 件 （标准的附录） 抗 干 扰 性 能 试 验 JB/T 99421999 10 图 B 1 B 2. 1. 2 低频重复干扰波波形图： a） 低频重复干扰波以每秒 100 个周波群的重复频率叠加在电源线交流电压的波峰、波谷上； b） 每一周波群由频率 100 kHz 的衰减余弦振荡波组成，其包络达到 1.5 周波后，衰减到第一个半 波峰值的一半； c） 低频重复干扰波按第一个半波峰值电压大小分为 30 级，每级表示 100 V 电压； d） 低频重复干扰源的输出阻抗为 150； e） 每个重复干扰波的电压波形图如图 B2。 B 2. 1. 3 试验接线图和试验步骤 数显系统应在额定电压变化+10% 15%条件下进行抗干扰性能试验。 差模干扰按图 B3 接线。 差模试验按图 B4 接线。 图 B 2 JB/T 99421999 11 图 B 3 图 B 4 JB/T 99421999 12 试验时运行检查程序，调节低频重复干扰源输出电压，逐渐调高差/共模干扰级，当数显系统不能 正常工作时，记下故障的类型和相应的干扰级。差模干扰应不低于 10 级，共模干扰应不低于 25 级。 B 2. 2 电源线高频传导敏感度试验 B 2. 2. 1 试验信号源 射频功率信号发生器或射频信号发生器与功率放大器的组合，其输出阻抗为 50。 B 2. 2. 2 试验接线图和试验步骤 试验按图 B5 接线，信号源产生的高频干扰信号通过电源线加到受试产品上，试品与电源间接入 隔离网络，试验时应将隔离网络中负载电阻 R 断开，使干扰信号加到试品上，信号源、电缆、同轴接 线插头应同轴连接，其特性阻抗应一致。 试品在额定电压下运行检查程序。调节信号源，使其输出电平提高到 1 V，频率在 0.15300 MHz 范围变化。先在整