光柵傳感器工作原理課件.ppt

《光柵傳感器工作原理課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、光柵測(cè)量系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的組成數(shù)字信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的組成傳感器整形電路放大器細(xì)分電路脈沖當(dāng)量變換電路計(jì)數(shù)器寄存器計(jì)算機(jī)顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)辨向電路數(shù)字信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的組成細(xì)分電路光柵數(shù)字式傳感器光柵是由很多等節(jié)距的透光的縫隙或不透光的刻線均勻、相間排列而成的光電器件。20線-150線/mm25線-50線/mm透射式反射式為光柵常數(shù)，也稱光柵柵距。數(shù)字信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的組成光柵的分類按用途分物理光柵計(jì)量光柵利用光的衍射現(xiàn)象，主要用于光譜分析、光波長(zhǎng)測(cè)量。利用莫爾條紋現(xiàn)象，主要用于長(zhǎng)度、角度、速度、加速度、振動(dòng)等物理量的測(cè)量。

2、計(jì)量光柵長(zhǎng)光柵圓光柵用于長(zhǎng)度測(cè)量用于角度測(cè)量按光的走向透射式光柵反射式光柵按柵線的形式黑白光柵（幅值光柵）閃耀光柵（相位光柵）徑向光柵切向光柵環(huán)形光柵長(zhǎng)光柵---直線位移圓光柵---角位移構(gòu)成：主光柵---標(biāo)尺光柵，定光柵指示光柵---動(dòng)光柵長(zhǎng)度---測(cè)量范圍；刻線密度---測(cè)量精度(10、25、50、100、125線/mm)光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理光源透鏡主光柵指示光柵光電元件光柵副光路光柵傳感器的結(jié)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)形式分：直線型---主光柵為直尺形→直線移動(dòng)旋轉(zhuǎn)型---

3、主光柵為圓盤形→旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按光學(xué)形式分：透射式---光源與光電元件在兩側(cè)→透射光反射式---光源與光電元件同一側(cè)→反射光光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理光柵傳感器的結(jié)構(gòu)莫爾條紋的形成光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理光柵傳感器的工作原理+-位移正弦波條紋寬度：W-柵距，a-線寬，b-縫寬W=a+b，a=b=W/2特例：當(dāng)?=0,w1=w2→B=?→光閘莫爾條紋當(dāng)?=0,w1≠w2→縱向莫爾條紋均勻刻線主光柵指示光柵夾角明暗相間條紋莫爾條紋移動(dòng)莫爾條紋（Moire）方向性：垂直于角平分線，當(dāng)夾角很小時(shí)→與光柵移動(dòng)方向垂直同步性

4、：光柵移動(dòng)一個(gè)柵距→莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)間距→方向?qū)?yīng)放大性：夾角θ很小→B>>W→光學(xué)放大→提高靈敏度可調(diào)性：夾角θ↓→條紋間距B↑→靈活準(zhǔn)確性：大量刻線→誤差平均效應(yīng)→克服個(gè)別/局部誤差→提高精度莫爾條紋（Moire）的特性光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理光柵傳感器的工作原理故被測(cè)物體位移＝柵距×脈沖數(shù)被測(cè)物體位移莫爾條紋移動(dòng)正弦波方波脈沖通過(guò)光柵轉(zhuǎn)換通過(guò)光電元件轉(zhuǎn)移整形轉(zhuǎn)換邏輯電壓轉(zhuǎn)換光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理光柵傳感器的工作原理光柵傳感器特點(diǎn)精度高：測(cè)長(zhǎng)±(0.2+2×10-6L)μm，測(cè)角±0.1″量程大：透

5、射式---光柵尺長(zhǎng)（米），反射式---幾十米響應(yīng)快：可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量增量式：增量碼測(cè)量→計(jì)數(shù)斷電→數(shù)據(jù)消失要求高：對(duì)環(huán)境要求高→溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)、移動(dòng)精度成本高：電路復(fù)雜光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理光柵傳感器的工作原理光柵傳感器的測(cè)量電路信號(hào)各種接口放大細(xì)分整形四倍頻、判向加減計(jì)數(shù)正弦(余弦)信號(hào)方波信號(hào)數(shù)字信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)換光柵傳感器的測(cè)量電路信號(hào)的形成與轉(zhuǎn)換W光柵傳感器的測(cè)量電路信號(hào)的形成與轉(zhuǎn)換標(biāo)尺光柵指示光柵假如移動(dòng)了一個(gè)柵距得到四個(gè)信號(hào)：光柵傳感器的測(cè)量電路信號(hào)的形成與轉(zhuǎn)換得到一對(duì)相位相差的正交差分信號(hào)正

6、弦差分信號(hào)余弦差分信號(hào)光柵傳感器的測(cè)量電路信號(hào)放大可得到相位差分別為，，的正弦信號(hào)＋－＋－光柵傳感器的測(cè)量電路位移信號(hào)一對(duì)正交位移信號(hào)：和位移的方向：正向時(shí)超前反向時(shí)超前位移的大?。嚎梢娢灰拼笮〉男畔谛盘?hào)的相位中。光柵傳感器的測(cè)量電路電阻鏈細(xì)分電路設(shè)，。則注：光柵傳感器的測(cè)量電路五細(xì)分電路光柵傳感器的測(cè)量電路信號(hào)整形正弦信號(hào)通過(guò)電壓比較器，整形為同周期的方波信號(hào)。＋－電壓比較器＋－電壓比較器光柵傳感器的測(cè)量電路五細(xì)分電路信號(hào)處理過(guò)程得到十路方波信號(hào)，其相位依次相差光柵傳感器的測(cè)量電路五細(xì)分電路信號(hào)處理過(guò)

7、程信號(hào)相位每變化就產(chǎn)生一個(gè)新的方波，所以得到5倍頻（細(xì)分）。光柵傳感器的測(cè)量電路五細(xì)分電路信號(hào)處理過(guò)程得到五細(xì)分（倍頻）后的，正交方波。光柵傳感器的測(cè)量電路五細(xì)分電路實(shí)現(xiàn)：74LS86異或門74LS86異或門21351113964138121051110412896231注：異或門74LS86：真值表：光柵傳感器的測(cè)量電路四細(xì)分、判向邏輯小結(jié)：光柵相對(duì)位移莫爾條紋正交正弦信號(hào)五細(xì)分正交方波信號(hào)細(xì)分后的一個(gè)方波信號(hào)是原正弦信號(hào)按相位等分的五分一，因此，分辨率提高了五倍。細(xì)分后的方波信號(hào)仍是一對(duì)正交方波信號(hào)。光柵

8、傳感器的測(cè)量電路四細(xì)分、判向邏輯關(guān)于正交方波信號(hào)的討論：正交方波信號(hào)位移方向信息：正向移動(dòng)時(shí)，A超前B；反向移動(dòng)時(shí)，B超前A。位移大小信息：相位。正交方波信號(hào)的狀態(tài)變化規(guī)律：10110001正向移動(dòng)時(shí)反向移動(dòng)時(shí)結(jié)論：正交方波信號(hào)的狀態(tài)變化規(guī)律為：正向時(shí)00、10、11、01而反向時(shí)相反一個(gè)方波狀態(tài)改變四次光柵傳感器的測(cè)量電路四細(xì)分、判向邏輯正交方波信號(hào)四細(xì)分：一個(gè)方波內(nèi)狀態(tài)改變四次，記錄下狀態(tài)改變的