7-2光栅的光电读数[必威体育精装版].docVIP

§7-2 光栅的光电读数 概述 = 1 \* GB4 ㈠计量光栅技术 一百多年以前，光栅的衍射效应就被人们用来进行光谱分析和光波波长测定（，d为栅距，为衍射角，，为波长）。但是，将光栅实际应用到长度计量及机床数控等领域，则是本世纪五十年代以后的事。在最近一二十年内，由于应用在工业计量领域中的光栅技术得到了飞速的发展，故目前将这一领域中发展起来的光栅技术称为计量光栅技术，以表示与应用在其它领域中的光栅技术相区别。 abδ1δ2Nd被测物长度x a b δ1 δ2 Nd 被测物长度x 图7-2-1 被测物长度为x d――栅距 N――ab间光栅栅线对数 代表不足一个栅距的小数 将细分 ，分辨率，栅距 则测量方程式 式中 是以细分系统的分辨率为最小测量单位 同理:圆光栅测量方程式 以细分分辨率为单位的总计数值 分辨率 三种数字式光栅测量系统原理方案 直接计数系统（只计d的整数倍） 采样电路计数编码电路 采样电路 计数编码电路 计数和显示 整数、小数分别处理系统 计数和显示细 分 电 路整数，计数，编码分离电路取样电路 计数和显示 细 分 电 路 整数，计数，编码 分 离 电 路 取 样 电 路 3.全细分电路系统 取样电路细分电路 取样电路 细分电路 计数和显示 莫尔条纹定位测量原理 ㈠莫尔条纹原理 莫尔条纹方程 …………（1） 式中：为光栅栅距，为光栅交角，k为整数，， 莫尔条纹为两组直线交点[i，j＝i＋k] 莫尔条纹斜率 ………（2） 截距 ………（3） 图7-2-2 图7-2-2 2. 莫尔条纹宽 （2）式代入得 ……（4） 讨论 横向莫尔条纹 当 时（2）式变为： 即莫尔条纹与x轴夹角是两光栅交角之半 （4）式变为 (θ很小时成立） 光闸莫尔条纹 当时，由（4）式知 这时，两光栅相对移动时，光栅副对入射光就像闸门一样时开时关，视场时明时暗；两光栅副移动一个栅距，视场明暗变化一次。 纵向莫尔条纹 当时形成纵向莫尔条纹 图7-2-3 图7-2-3 ㈡莫尔条纹特点 莫尔条纹运动方向和光栅运动方向近似垂直，随光栅运动方向变化而变化。 具有位移放大作用 莫尔条纹放大倍数 很小 例：则 具有平均光栅误差的作用 莫尔条纹是由光栅一系列刻线的交点组成，综合栅距误差用偶然误差合成 综合平均 式中为单个栅距误差 N为栅线数 光栅信号的光电计数 ㈠计数脉冲的形成 要求：在没有细分的情况下，每通过一个莫尔条纹，计数器计下一个脉冲，并能区分正反向脉冲。 某一相信号电压： 图7-2-4四极硅光电池sin 图7-2-4四极硅光电池 sinθ -sinθ cosθ -cosθ 1 2 3 4 原理框图如下所示： 取 样差分分整 形 取 样 差分分 整 形 差 分 反 相 整 形 取 样 微分电路A1 微分电路A2 与门P1 与门P2 sinθ，-sinθ 2sinθ 2sinθ -2sinθ （正向） 加法脉冲 （负向） 减法脉冲 cosθ，-cosθ 2cosθ 方波 2cosθ （2，4相） （1，3相） A B (解释: 如果单向计数测量,则只需对一个探测器信号进行处理;采用四个探测器是同时兼顾了正、反向测量及位移量细分.下一个问题中讲到) = 1 \* GB3 ① A取样:取1,3探测器(sinθ-sinθ)相位差为π的两个信号(含直流 B取样:取2,4探测器(cosθ,-cosθ)相位差为π的两个信号(含直流) = 2 \* GB3 ②差分放大: