拉绳式位移传感器脉冲输出使用中的问题

拉绳式位移传感器的脉冲输出型，使用脉冲编码器作为测量元件。脉冲编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘装在旋转轴上，用来测出轴的旋转角度位置与速度变化，输出为电脉冲。理解它的工作原理，有助于判断现场出现的脉冲异常究竟出在哪一环。

脉冲编码器的工作原理

当圆光栅与工作轴一起转动时，光线透过两个光栅的线纹部分，形成明暗相间的条纹。光电元件接收这些光信号并转换为交替变化的电信号，即两组近似正弦波的电流信号 A 与 B，两者相位相差 90°。经放大与整形后变成方波。除 A、B 相之外，还有一个「每转脉冲」，称为 Z 相脉冲，同样由上述过程得到，用于产生基准点。

脉冲随后被送到计数器，根据脉冲的数目与频率可以测出工作轴的转角与转速。分辨率取决于圆光栅的圈数和测量线路的细分倍数。

现场常见的三类问题

发射装置或接收装置因机械振动而移位或偏移。振动会让接收装置不能可靠地接收到脉冲信号，从而无法产生电信号。例如在轧钢调速系统中，编码器直接用螺栓固定在电动机外壳上，轴通过较硬的弹簧片与电动机转轴相连；当轧机过钢时会产生冲击性负载，引起电动机转轴与外壳振动。实测过钢瞬间的振动速度可达 2.6mm/s，这样的振动会损坏编码器的内部功能，造成误发脉冲，进而导致控制系统不稳定或误动作。

光电检测装置受现场环境影响。安装部位温度高、湿度大，会让光电检测装置内部的电子元件特性改变甚至损坏，导致装置无法可靠工作。这类问题在夏季高温、蒸汽或冲洗较多的车间出现频率更高。

电磁干扰导致波形畸变。生产现场的各种电磁干扰源会让脉冲检测装置的输出波形发生畸变失真，使系统误动。举例来说，脉冲检测装置安装在设备本体上，信号经电缆传输至控制系统的距离一般在 20m 到 100m 之间。传输电缆虽然一般选用多芯屏蔽电缆，但由于导线电阻与线间电容的影响，再加上与其它电缆同槽敷设，很容易受到电磁干扰，引起波形失真，使反馈到调速系统的信号与实际值产生偏差，最终表现为系统精度下降。

问题、原因与处理对照

预防性做法

• 编码器尽量采用独立支架安装，与电机轴用柔性连接，避免直接承受冲击；
• 传输距离超过 20m 时优先采用差分信号，或改用总线接口；
• 屏蔽层按单端接地处理，避免两端接地形成地环路；
• 定期检查联轴节、螺栓与电缆固定情况，把松动问题处理在发生之前。

脉冲输出型拉绳位移传感器的问题，多数出在机械安装刚性、环境温湿度和信号传输路径三处。把这三点按现场条件处理好，脉冲信号的稳定性会有明显改善。易测电气可提供脉冲输出与模拟量输出的拉绳位移传感器，可结合传输距离协助选型。

常见问题

拉绳位移传感器脉冲输出用的是什么测量元件？

用脉冲编码器。编码盘装在旋转轴上，用来测出轴的旋转角度位置与速度变化，输出为电脉冲。圆光栅与工作轴一起转动时，光线透过两个光栅的线纹形成明暗相间的条纹，光电元件把光信号转换为交替变化的电信号——也就是相位相差 90° 的 A、B 两组近似正弦波电流信号，经放大与整形后变成方波。

拉绳位移传感器脉冲信号丢失是什么原因？

多半是振动让发射装置或接收装置移位、偏移。轧钢调速系统里编码器直接用螺栓固定在电动机外壳上、轴通过较硬的弹簧片与电动机转轴相连，轧机过钢时产生冲击性负载，实测过钢瞬间的振动速度可达 2.6mm/s，这样的振动会损坏编码器内部功能、造成误发脉冲。处理方向是改用柔性联轴节或独立安装支架，加减震措施。

编码器安装位置温度高湿度大会怎样？

会让光电检测装置内部的电子元件特性改变甚至损坏，装置无法可靠工作。这类问题在夏季高温、蒸汽或冲洗较多的车间出现频率更高。改善通风或加隔热、防潮措施。

脉冲信号传输距离长了为什么会失真？

信号经电缆传输到控制系统的距离一般在 20m 到 100m 之间。传输电缆虽然一般选用多芯屏蔽电缆，但由于导线电阻与线间电容的影响，再加上与其它电缆同槽敷设，很容易受到电磁干扰，引起波形失真，使反馈到调速系统的信号与实际值产生偏差，最终表现为系统精度下降。

脉冲输出拉绳位移传感器怎么提高抗干扰能力？

传输距离超过 20m 时优先采用差分信号，或改用总线接口；编码器尽量采用独立支架安装、与电机轴用柔性连接；屏蔽层按单端接地处理，避免两端接地形成地环路；定期检查联轴节、螺栓与电缆固定情况。

选型、安装调试、输出通信、故障排查、防爆认证这几类现场问题，站里另有一页 位移传感器常见问题解答，按主题分开整理，遇到拿不准的可以对着翻。