传感器原理及应用(第三版)第6章PPT.pptVIP

传感器原理及应用; 第6章 数字式传感器;第6章 数字式传感器;6－1 码盘式传感器; 消除粗误差的方法： 〈1〉采用双读数头法（见下图） C1码道：仍只有一个读数狭缝，设在00位置； C2码道：有两个读数狭缝 ，对称分布00两侧； C3码道：有两个读数狭缝 ，对称分布00两侧； C4码道：有两个读数狭缝 ，对称分布00两侧； 间隔：小于本码道分度间隔的一半，即 这种分布使得两个对称的读数狭缝尽量远离变化交界处，但又不应 影响相邻码位，故两狭缝也不要超过 范围，等于最好。这种布局 是为了消除因加工误差带来的读数时产生的粗误差。测量时根据情况 采用狭缝 或 的读数。 配合三个“与非”门组成的识别电路，即可实现下列的读数判别： 设第 码道 两狭缝读出的信号为 ； 码道读数为 若 则 ；若 则 ;若 则 ；若 则; 因此就大大降低了粗误产生的概率，只要由刻划等因素造成的总 误差不超过相应码道（本码道） 之间的间隔即可做到高位不出 现误差。由此可见，在不发生粗误差的前提下，整个编码器的精度 由它最低位（即 位码道）决定。双读数头的缺点是读数头多了一 倍，当位数很多时，光电元件位置安装困难。 〈2〉采用循环码码盘 右图为一个六位的循环码码盘，对于 n位的循环码码盘有下列特点： ① n位的循环码有 种不同编码： 其容量为： 最小分辨力： 最外圈角节距： （比二进制大一倍） ② 循环码为无权码， 不产生粗误差； ③ 循环码码盘具有轴对称性，最高位相反，其余各相同； ④ 循环码码盘中两相邻区域，编码中只有一位生产变化，所以不 产生粗误差，因面获得广泛应用。;三、二进制码与循环码的转换： 循环码不直观，不易处理，显示等，所以要经常转换成二进制码 ，其方法一般分为代数计算 ，逻辑运算和用门电路进行计算。 ① 代数计算： （二进制→循环码） 二进制码 右移一位并舍去末位 —————— 不进位加法 循环码 ② 逻辑运算： ③ 用门电路实现： ;四、应用简介 下图为光学码盘测角仪的原理图 光源1通过大孔径非球面聚光镜2形成均匀狭长的光束照射到码 盘3上，根据码盘所处的转角位置，位于狭缝4后面对应码道的一 组光电元件5输出相应的信号，该信号经放大，鉴幅，整形后，再 经当量变换（使之成为直观便于显示的参数形式）最后进行译码 显示。;6-2 光栅传感器 ; 光栅传感器是由光源、透镜、主光栅、指示光栅和光电元件组成 ，光栅式传感器的基本工作原理是用光栅的莫尔条纹现象进行测量 的，设：取两块栅距相同的光栅，3为主光栅，4为指示光栅，指示 光栅比主光栅短，两者刻面相时，中间留有很小间隙 ，便组成光 栅副，将其置于光源1和透镜2形成的平行光路中，若两光栅栅线之 间有很小夹角 ，则在近似垂直栅线方向上就出现比栅距W宽的多的 明暗相间的条纹6（明暗分布方向与栅线平行），这就是横向莫尔条 纹。其信号光强分布如图曲线7所示。中间为亮带，上下为两条暗带 ，当主光栅沿垂直于栅线X每移动过一个栅距W时，莫尔条纹近似沿 栅线Y方向移过一个条纹间隔，用光电器件接收莫尔条纹信号，经电 路处理后计数器计数可得主光栅移动的距离。 ; 由图可知莫尔条纹的宽度： （暗带与亮带间的距离，即周期） 二、莫尔条纹重要特征 1．虽然光栅常数W很小，但只 要调整夹角 ，就可得到很宽的莫 尔条纹，起到了放大作用，这样就 把一个微小移动量的测量转变成一 个较大移动量的测量，提高了测量 精度。同时莫尔条纹的运动方向与光栅的移动方也呈对应关系。 2．因为光电元件接收的并不只是固定一点的条纹，而是在一定长 度范围内所有刻线产生的条纹，这样对于光栅刻线的误差起到了平均 作用。即局部误差和周期误差对测量精度没有直接影响。这就有可能 得到比光栅本身的刻线精度高的测量精度，这是与变通标尺测量的主 要区别。 3．莫尔条纹的光强沿栅线方向变化近似正弦变化，因此便于将电信 号作进一步细分，即采用“倍频技术”，将计数单位变成比一个周期W更 小的单位。这样可以提高精度和分辨力，或采用较粗的光栅。; 三、光栅常用光路 ① 垂直透射式光路 适用于粗栅距的黑白透射光栅，结构简单，位置紧凑，调整方便。 光源1发出光线→准直透镜2→