光栅式传感器应用.pptVIP

第七章 光电式传感器 光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。 第四节 光栅式传感器 光栅是在一块长条型（圆形）光学玻璃上被均匀刻上许多宽度相等的刻线而制成。 a为刻线宽度, b为缝隙宽度, a+b=W称为光栅的栅距（也称光栅常数）。 * 通常a=b=W/2, 也可刻成a:b=1.1:0.9。 目前常用的光栅每毫米刻成10、 25、 50、 100、 250条线条。 三、光栅式传感器应用 (一)透射式光栅位移传感器 指示光栅不动，标尺光栅随工作台移动，工作台每移动一个栅距，移过一个莫尔条纹间距，光电元件接收莫尔条纹移动时光强的变化, 则将光信号转换为电信号, 输出的幅值可用光栅位移量x的正弦函数表示, 以电压输出而言:  将输出的电压信号经过放大、 整形变为方波, 经微分电路转换成脉冲信号, 再经过辨向电路和可逆计数器计数, 则可以数字形式实时地显示出位移量的大小。  光栅位移与光强及输出的电压的关系 设计数器记得脉冲数为N，位移 x=N W 光栅测量位移属于增量式测量。 辨向原理 位移是矢量, 除了确定其大小之外, 还应确定其方向。 可动光栅片向前或向后移动时, 莫尔条纹都是作明暗交替的变化, 从而无法判别光栅移动的方向。 在相隔1/4条纹间距的位置上放置两个光电元件, 得到两个相位差π/2的电信号U1和U2,经过整形后得两个方波信号U1ˊ和U2ˊ 。 当光栅沿A方向移动时,莫尔条纹向B向移动。 U2 超前U1 90°。U1ˊ经微分电路后产生的脉冲（如图中实线所示）正好发生在U2ˊ的“1”电平时, 从而经Y1输出一个加计数脉冲; 而U1ˊ经反相并微分后产生的脉冲（如图中虚线所示）则与U2ˊ的“0”电平相遇, 与门Y2被阻塞, 无脉冲输出。 辨向原理图 在光栅沿A方向移动时, 莫尔条纹向B向移动。 U1 超前U2 90°。U1ˊ的微分脉冲发生在U2ˊ为“0”电平时, 与门Y1无脉冲输出; 而U1ˊ的反相微分脉冲则发生在U2ˊ的“1”电平时, 与门Y2输出一个减计数脉冲。则说明U2ˊ的电平状态作为与门的控制信号, 来控制在不同的移动方向时, U1ˊ所产生的脉冲输出路线。这样就可以根据运动方向正确的给出加计数脉冲或减计数脉冲, 再将其输入可逆计数器, 实时显示出相对于某个参考点的位移量。  U2ˊ 为控制信号。 U1ˊ产生计数脉冲。 细分技术 目的：提高分辨力（测量比栅距更小的位移量）。 细分思想：在一个栅距即一个莫尔条纹信号变化周期内, 发出n脉冲, 每个脉冲代表原来栅距的1/n。由于细分后计数脉冲频率提高了n倍, 因此也称之为n倍频。 细分类型： 电子细分又分为四倍频直接细分和电位器桥细分。 1、四倍频细分 在相差B/4位置上安放两个光电元件，得到两个相差π/2电压信号（S和C），将这两个信号整形、反相得到四个依次相差π/2的电压信号。0°（S），90°（C）180°（S）270°（C）。 在光栅作相对运动时，经过微分电路，在正向运动时，得到四个微分脉冲（加计数脉冲）；反向运动时，得到四个微分脉冲（减计数脉冲）。 *