检测技术 教学配套课件 卜云峰 主编 第十一章.pdfVIP

11.1 光栅传感器 11.2 旋转角编码器 11.3 感应同步器 11.4 磁 栅 0755 第十一章 数字式传感器 模拟式传感器——模拟量 传感器— 数字式传感器——数字量 数字式传感器的优点： 测量精度与分辨率高，无读数误差； 抗干扰能力强，稳定性好，易于远距离传输； 易于与微机接口，便于信号处理和实现自动化测控。 数字式传感器分类： 脉冲数字式：计量光栅；磁栅；感应同步器；角数编 码器； 数字频率式：振荡电路；振筒；振膜；振弦。 0755 11.1 光栅传感器 物理光栅：衍射现象；用于光谱分析、波长测量等 光栅 线位移长光栅—长度测量 计量光栅：莫尔条纹现象 （透射式和反射式） 角位移圆光栅—角度测 量 0755 11.1 光栅传感器 10.1.1光栅传感器的结构和原理 10.1.1.1结构： 图10-1 黑白透射 式光栅示意图 0755 11.1 光栅传感器 结构: 照明系统：普通白光源，GaAs固态光源 等； 光栅副：主光栅或标尺光栅，指示光栅； 光电接收元件：光电池或光敏三极管。 光栅： 刻线宽度a，刻线间距b ，通常a=b= W/2 ；或 a:b=1.1:0.9 ； 光栅栅距（或光栅常数）W=a+b ； 光栅规格：10、25、50、100线/mm 。 0755 11.1 光栅传感器 11.1.2工作原理 1．莫尔（Moire ）条纹的形成 光栅常数相同的两块光栅相互叠合在一起时，若两光栅刻 线之间保持很小的夹角，由于遮光效应，在近于垂直栅线 方向出现若干明暗相间的条纹，即莫尔（Moire ）条纹。如 图10-2所示。 Moire条纹的间距B为 W 2W W 2  B （10-1） sin 2 2    图10-2 光栅和横向 莫尔条纹 0755 11.1 光栅传感器 2. 莫尔（Moire ）条纹的基本特性 （1）两光栅作相对位移时，其横向Moire条纹也产生相应 移动，其位移量和移动方向与两光栅的移动状况有严格的对 应关系； （2 ）光栅副相对移动一个栅距W，Moire条纹移动一个间 距B ，由B= W/知，B对光栅副的位移有放大作用，鉴于 此，计量光栅利用Moire条纹可以测微小位移； （3 ）Moire条纹的光强是一个区域内许多透光刻线的综合 效果，因此，它对光栅尺的栅距误差有平均效果； （4 ）Moire条纹的光强变化近似正弦变化，便于采用细分 技术，提高测量分辨率。 0755 11.1 光栅传感器 10.1.2 光栅传感器的测量电路 10.1.2.1 光栅的输出信号 主