编码器专业术
本页面系统性收录并详尽解释编码器领域中常见、重要的技术术语，涵盖电气参数、信号输出、机械结构、通信协议、环境适应性、精度校准、功能安全、载荷限制等多个维度。适合工程师、系统集成商、研发人员、技术采购以及对编码器深入了解的用户长期参考。
编码器输出与信号术语
| 术语 | 英文缩写 | 定义 |
|---|---|---|
| 分辨率 | Resolution | 编码器单位运动所产生的信号数量，用于衡量测量精度。可用 PPR、CPR、bit、LPI、CPI 等方式表征 |
| PPR | Pulses Per Revolution | 每圈脉冲数，常见于增量旋转编码器，表示一整圈输出多少个脉冲 |
| CPR | Counts Per Revolution | 每圈计数数，常包含倍频。例如四倍频时，CPR = PPR × 4 |
| DPI | Dots Per Inch | 每英寸输出的“点”数，常用于高分辨率光电扫描与线性测量 |
| CPI | Counts Per Inch | 单位长度内（1英寸）的计数，用于线性编码器分辨率衡量 |
| LPI | Lines Per Inch | 光栅每英寸的线数，同样用于线性编码器或扫描仪分辨率描述 |
| A/B 相 | A/B Channels | 增量编码器输出的两路正交方波信号，A相与B相相差90°相位，用于区分方向与计数 |
| Z 相 | Zero Pulse / Index | 增量编码器中每圈仅输出一次的参考脉冲，用于原点复位 |
| N 通道 | N Channel | 某些品牌中对 Z 相的另一种命名方式 |
| U/V/W | - | 伺服电机换相信号通道，用于电机的电子换相或相位检测 |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | 标准 5V 数字逻辑电平，适合短距离高速脉冲输出 |
| HTL | High Threshold Logic | 10–30V 电平逻辑，抗干扰能力高，适合工业现场 |
| Open Collector | OC | 开路集电极输出模式，需外部上拉电阻，电平适配灵活 |
| Push-Pull | - | 推挽输出，可双向驱动负载，无需上拉电阻，常见于工业编码器 |
| Line Driver | LD / RS422 | 差分输出标准，提高抗干扰能力，可远距离高速传输 |
| 电压输出 | Voltage Output | 模拟输出形式（如 0–5V、0–10V 等），适合简单模拟量读取 |
| 电流输出 | Current Output | 模拟输出常见为 4–20mA，抗干扰能力较高，适于长距离传输 |
| PWM | Pulse Width Modulation | 利用脉冲宽度变化传递位置信息或角度信息，一些自定义或特殊需求场合使用 |
| 1Vpp/11µApp | - | 正弦/余弦模拟输出，光栅或磁栅编码器常见，用于高精度细分 |
编码器类型、工作原理与感应方式
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| 增量编码器 | 输出连续脉冲表示位置增量，需要控制器或计数器累计脉冲来获得绝对位置 |
| 绝对编码器 | 每个位置对应唯一编码值，可断电记忆位置，适合高可靠或多轴复杂应用 |
| 单圈编码器 | 仅测量一圈内的位置信息，不记录圈数变化 |
| 多圈编码器 | 内置齿轮、磁性或感应结构记录圈数，可测量多圈旋转；分机械式和电子式多圈 |
| 光学编码器 | 通过光源、光栅及光电接收器实现非接触测量，分辨率高，精度优 |
| 磁性编码器 | 利用霍尔或磁阻效应检测磁场变化，对粉尘、油污敏感度低，适合恶劣环境 |
| 电容式编码器 | 基于电容板间电场分布变化来检测位移，结构紧凑，适合空间受限的轻量系统 |
| 电感式编码器 | 利用电磁感应测量角度或位移，抗电磁干扰和高振动能力强 |
| 编码器套件 | 又称 Kit Encoder，无外壳模块设计，适合嵌入电机或机器人关节等狭小空间 |
| 拉线编码器 | 使用钢丝绳与卷盘机构测量长距离线性位移，应用于升降设备、门禁、起重机等 |
| 旋转编码器 | 测量轴的旋转角度和速度，广泛应用于电机、旋转平台、伺服驱动 |
| 线性编码器 | 测量平移运动的位移，常见于 CNC、三坐标测量机、半导体设备 |
| 多通道编码器 | 同时输出多种信号（如 A/B/Z + UVW + 串行接口），满足电机换相、位置检测、网络通信等复合需求 |
| 可编程编码器 | 输出方式、分辨率、方向等参数可通过软件或专用器件配置 |
| 编码格式 | 绝对编码器输出的码制，如 Gray Code、Binary、BCD、Excess Code 等 |
通信协议与工业接口
| 协议/接口 | 定义 |
|---|---|
| SSI | Synchronous Serial Interface：同步串行通信，用于绝对编码器的数据传输，结构简单、抗干扰能力强 |
| BiSS-C | 开放式高速同步串行协议，可全双工通信并支持多轴链式拓扑，常见于高端绝对编码器 |
| EnDat | Heidenhain 推出的双向串行接口，具备校验功能与高分辨率反馈 |
| CANopen | 基于 CAN 总线的开放协议，采用对象字典管理，多节点组网，广泛用于欧洲工业自动化 |
| Profibus-DP | 现场总线标准，波特率高，支持循环数据交换，常用于大型过程控制与离散制造 |
| DeviceNet | Allen-Bradley 提出的 CAN 总线协议，侧重简单设备与控制器的互联 |
| EtherCAT | Beckhoff 推出的实时工业以太网协议，支持分布式时钟和多轴同步，适合高速、高精度控制 |
| PROFINET | 西门子主推的工业以太网标准，集成 IT 技术与实时通信，适合工厂自动化和过程自动化 |
| IO-Link | 传感器-执行器点对点通信协议，支持智能诊断与远程参数配置 |
| Ethernet/IP | Rockwell 主推的 CIP (Common Industrial Protocol) 家族成员，适用于分布式驱动、现场设备和 SCADA |
| Modbus RTU/TCP | 开放式主从通信协议，适合可扩展的远程 I/O 与分布式系统 |
| UART | 通用异步串行接口（如RS232/RS485模式），常见于简单或低成本编码器模块 |
| SPI/I²C | 半导体芯片级串行接口，适合微型或低功耗编码器设计 |
| SERCOS | SErial Real-time COmmunication System，基于光纤或以太网的实时运动控制协议，常用于数控与高精度伺服 |
安装结构与机械接口术语
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| 实心轴 | 编码器中心轴为实体圆柱，需外接联轴器或夹紧装置传递扭矩 |
| 空心轴 | 编码器为中空轴，可直接插入电机轴，减少耦合环节 |
| 半空心轴 | 一端封闭的中空轴结构，兼顾节省空间与易于安装 |
| 法兰安装 | 通过前法兰或同步法兰与设备固定，DIN标准常见，如圆形或方形法兰接口 |
| 同步法兰 | 圆形标准安装法兰（Synchro Flange），通过对夹或螺钉固定 |
| 伺服夹紧法兰 | 带夹紧槽或定位孔的法兰，可快速对准并固定在伺服电机或机械系统上 |
| 安装螺孔距 | 编码器外壳螺丝孔之间的距离，需要与机械设备安装面匹配 |
| 安装深度 | 编码器轴或空心套管插入的深度，过浅会晃动，过深易损坏 |
| 联轴器 | 连接实心轴编码器与电机/机械轴的装置，常见有挠性联轴器、波纹管联轴器、刚性联轴器等 |
| 径向/轴向载荷 | 编码器轴承可承受的径向或轴向力上限，超限会影响寿命与精度 |
环境适应与可靠性术语
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| IP 等级 | IEC 60529 定义的防尘防水等级，如 IP65, IP67, IP68 等，数值越高防护能力越强 |
| 工作温度 | 在额定精度下可正常工作的环境温度区间，如 -20°C～+85°C |
| 储存温度 | 未通电状态下的允许存储温度范围 |
| 抗震性 | 编码器轴承和内部结构能承受的机械振动程度，通常以 g 表示 |
| 抗冲击 | 短时大加速度/碰撞冲击承受极限，单位 g |
| EMC | 电磁兼容（Electromagnetic Compatibility），包括对电磁干扰的抵抗和自身不产生过量干扰 |
| ESD | 静电放电抗扰度（Electrostatic Discharge），衡量编码器对静电冲击的敏感度 |
| SIL 等级 | 功能安全等级（Safety Integrity Level），如 SIL2 或 SIL3，用于安全关键应用（电梯、机器人、列控等） |
| MTBF | 平均无故障时间（Mean Time Between Failures），反映设备整体可靠性 |
| RoHS / REACH | 有害物质限制指令/化学品注册法规，涉及编码器材料环保与安全合规 |
精度、误差与系统校准术语
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| 系统精度 | 实际输出值与真实位置之间的最大偏差，包含编码器误差、安装误差、控制器误差等综合因素 |
| 分辨力 | 编码器可检测的最小位置变化单位，分辨力越高可捕捉更微小的运动 |
| 重复性 | 多次回到相同位置时输出结果一致性的度量，主要受机械间隙和信号抖动影响 |
| 线性误差 | 编码器输出与位移真实值之间的非线性偏离，通常通过标定或软件补偿来降低 |
| 零位误差 | Z 相或原点信号与实际机械零点之间的偏移量，可通过机械对中或软件修正校准 |
| 编码误差 | 由码盘制造、磁极分布不均、安装不正等造成的细微误差 |
| 校准系数 | 用于系统标定或线性补偿的参数，帮助提高整体精度 |
| PID 反馈 | 在伺服系统中，编码器作为闭环控制的传感器；系统通过比例、积分、微分调节使运动精确跟随给定目标 |
| Hysteresis | 位置回程误差，运动方向改变时产生的滞后，部分增量编码器或传动系统会带来该现象 |
其他常用术语与补充说明
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| 格雷码 (Gray Code) | 一种编码方式，相邻两个码字仅有一位不同，可减少切换抖动；绝对编码器常用此编码 |
| 二进制编码 (Binary Code) | 绝对编码器输出直接以二进制表示位置值，控制器易于解析 |
| BCD 码 (Binary-Coded Decimal) | 每 4 位二进制表示一位十进制数字，某些老型号绝对编码器或仪表使用 |
| Excess Code | 一种偏置码制，使编码切换更平滑；部分老式绝对编码器或定制系统使用 |
| 多圈齿轮组 | 机械式多圈绝对编码器内部的减速齿轮，通过记录齿轮转数实现圈计数 |
| 电子多圈 | 依靠内部电路或磁记忆技术记录圈数，无机械齿轮，常见于无刷伺服电机内置式编码器 |
| UVW 通道 | 一种增量换相信号，用于同步三相电机绕组，常见于伺服电机和 BLDC 驱动 |
| S/N 比 (Signal to Noise Ratio) | 信号与噪声强度对比，用来评价编码器输出的清晰度和稳定性 |
| 最大转速 | 编码器可安全运行且保持精度的最高转速，超出后信号可能失真或轴承磨损加剧 |
| 最大线速度 | 线性编码器可安全检测的最高移动速度，超出后增量信号或数据带宽可能不足 |
| 冗余编码器 | 双传感器或双通道输出，用于安全关键应用（如 SIL3 系统），在主编码器失效时备用编码器接替 |
参考标准与扩展
- IEC 60050-351：工业测量与控制术语
- ISO 13849：机械安全功能标准（安全编码器常引用）
- IEC 60529：外壳防护等级（IP 等级）定义
- IEC 61800-5-2：变频驱动系统安全要求，常见于伺服与功能安全编码器
- CiA 406：CANopen 编码器设备规范
- IEC 61158：工业现场总线协议族定义
- EnDat、BiSS、SERCOS：主要编码器串行通信协议文档
注：术语定义可能因各品牌或行业标准差异稍有不同，建议结合具体产品手册进行二次核实。本页面将持续更新，以涵盖更多前沿技术和新兴应用场景。欢迎在 Encoder.wiki 交流并贡献您的补充与修订！