汽車制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái).doc

測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)踐論文汽車制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái)目錄一、汽車制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái)現(xiàn)狀41 汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)42 主要的制動(dòng)檢測(cè)方法43 路試44 臺(tái)試4二、滾筒反力式檢測(cè)平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)61 臺(tái)試檢測(cè)類型的選擇62 滾筒反力式檢測(cè)平臺(tái)原理63 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)臺(tái)結(jié)構(gòu)74 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)85 三維設(shè)計(jì)圖：10三、傳感器的選擇與設(shè)計(jì)111. 圓編碼器的構(gòu)造112.莫爾條紋的形成原理123.圓編碼器工作原理13四、系統(tǒng)檢測(cè)原理131. AD板工作原理簡(jiǎn)介142 .AD板和DA板的性能特性。143.硬件設(shè)計(jì)15五、結(jié)語(yǔ)16摘要汽車制動(dòng)性能是汽車主動(dòng)安全性的重要性能。它作為汽車性能檢測(cè)的最重指標(biāo)之一，直接影響到行車交通安全問(wèn)題和交通運(yùn)輸效率。近年來(lái)我國(guó)的汽車制造業(yè)和公路交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅猛，汽車保有量迅速增，隨之而來(lái)的是交通安全和環(huán)境保護(hù)等社會(huì)問(wèn)題。其中，交通安全無(wú)疑是人們最為關(guān)心的一個(gè)話題。有關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成重大交通事故的原因往往與汽車制動(dòng)性能差有關(guān)。由汽車制動(dòng)方面的原因所導(dǎo)致的事故在汽車交通事故中占1/3以上。因此提高汽車制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的精確性在降低公路交通事故率、提高汽車行駛安全性方面顯得至關(guān)重要。擁有準(zhǔn)確、先進(jìn)的汽車檢測(cè)技術(shù)，進(jìn)一步重視和加強(qiáng)車輛制動(dòng)性能的檢測(cè)管理己成為維護(hù)社會(huì)安全穩(wěn)定的一個(gè)重要課題！本文根據(jù)教師所給數(shù)據(jù)，結(jié)合市面上常見(jiàn)的幾種汽車制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái)裝置，對(duì)幾種平臺(tái)進(jìn)行綜合對(duì)比，選出更為優(yōu)良的檢測(cè)平臺(tái)方案，并設(shè)計(jì)出滾輪半徑等具體數(shù)據(jù)。最后，對(duì)裝置可行性做出判斷。關(guān)鍵詞： 制動(dòng)系統(tǒng) 性能檢測(cè) 反力式 慣性式 測(cè)試系統(tǒng)一、汽車制動(dòng)性能檢測(cè)平臺(tái)現(xiàn)狀1 汽車制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.1 汽車制動(dòng)性汽車制動(dòng)性是指能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向不變和在坡道上長(zhǎng)時(shí)間保持停駐的能力。1.2 主要評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車制動(dòng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為制動(dòng)效能。它是汽車迅速降低行駛速度直至停車的能力。制動(dòng)的全過(guò)程可以分為四個(gè)階段，即駕駛員反應(yīng)階段、制動(dòng)器開(kāi)始起作用階段、持續(xù)制動(dòng)階段和制動(dòng)釋放階段，其中最著重需要研究的是后三個(gè)過(guò)程。制動(dòng)效能可以有以下具體的評(píng)價(jià)指標(biāo):1) 制動(dòng)距離2) 制動(dòng)減速度3) 制動(dòng)時(shí)間4) 制動(dòng)力5) 車輪阻滯力6) 制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性2 主要的制動(dòng)檢測(cè)方法機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件規(guī)定：檢測(cè)汽車的制動(dòng)性能可用路試和臺(tái)試兩種方法。其中，路試主要檢測(cè)制動(dòng)距離或制動(dòng)減速度，臺(tái)試主要檢測(cè)制動(dòng)力。3 路試路試適用于水泥或?yàn)r青路面，輪胎與路面間的附著系數(shù)大于0.7，汽車要沿著試驗(yàn)車道中線行駛至高于規(guī)定的初速度。檢測(cè)的項(xiàng)目有兩種1) 檢測(cè)制動(dòng)距離和制動(dòng)跑偏量2) 檢測(cè)MFDD、制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間和制動(dòng)跑偏量3.1 路試所需要的檢測(cè)儀器非接觸速度計(jì)、第五輪儀、便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀4 臺(tái)試4.1 測(cè)試方法采用滾筒反力式或平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)，平板式汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)是用于測(cè)量被檢車輛各軸（左右輪）制動(dòng)力的儀器設(shè)備。其主要用于額定承載質(zhì)量下汽車制動(dòng)性能的測(cè)試，可檢測(cè)計(jì)算汽車各軸（左右輪）阻滯力、制動(dòng)力及制動(dòng)力差（過(guò)程差、最大差）、制動(dòng)力與軸荷之比（含動(dòng)態(tài)軸重測(cè)量），以及手制動(dòng)力與整車質(zhì)量之比，亦可測(cè)量機(jī)動(dòng)車各輪懸架效率，各輪懸架振動(dòng)曲線，記錄和打印左右輪制動(dòng)力曲線。該設(shè)備是機(jī)動(dòng)車安全性能檢測(cè)的核心部分，也是安全性能檢測(cè)設(shè)備中技術(shù)性能要求較高的設(shè)備。臺(tái)試時(shí)應(yīng)控制制動(dòng)氣壓和制動(dòng)踏板力。a) 行車制動(dòng)性能檢驗(yàn)可分為軸制動(dòng)率和整車制動(dòng)率。軸制動(dòng)率=軸最大制動(dòng)力該軸軸荷*100% 整車制動(dòng)率=整車制動(dòng)力該車各軸軸荷*100%b) 臺(tái)試檢測(cè)設(shè)備主要有以下幾種：1) 滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)2) 平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)3) 滾筒慣性式ABS制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)c) 滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒組、舉升裝置、測(cè)量裝置等構(gòu)成。進(jìn)行車輪制動(dòng)力檢測(cè)時(shí)，被檢汽車駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，車輪置于主、從動(dòng)滾筒之間，放下舉升器（或壓下第三滾筒，裝在第三滾筒支架下的行程開(kāi)關(guān)被接通）。通過(guò)延時(shí)電路啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主、從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪低速旋轉(zhuǎn)，待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動(dòng)踏板。車輪在車輪制動(dòng)器的摩擦力矩作用下開(kāi)始減速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾筒對(duì)車輪輪胎的摩擦力克服制動(dòng)器的摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)在車輪輪胎對(duì)滾筒表面切線方向的摩擦力作用下，減速器殼體與測(cè)力杠桿一起朝滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向擺動(dòng)，測(cè)力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào)經(jīng)放大濾波后，送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存儲(chǔ)和處后，檢測(cè)結(jié)果由打印機(jī)打印出來(lái)。d) 平板式檢測(cè)平臺(tái)平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)相對(duì)滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)外力驅(qū)動(dòng)。主要去測(cè)試平板，測(cè)力傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。檢測(cè)原理基于第二牛頓定理“物體運(yùn)動(dòng)的合外力等于物體的質(zhì)量乘以加速度（這里是制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生 的減速度）”，即 制動(dòng)力等于質(zhì)量乘以（負(fù)）加速度， 檢測(cè)時(shí)以 1015km/h 的速度駛?cè)肫桨?，置變速器于空擋，水平方向測(cè)力傳感器測(cè)取被測(cè)車輪空擋滑行阻力，垂直方向稱重傳 感器同步測(cè)量被測(cè)車輪動(dòng)態(tài)輪荷，制動(dòng)測(cè)試時(shí)， 在慣性作用下，使平板產(chǎn)生水平 方向位移，通過(guò)車輪在平板上附加與制動(dòng)力大小相等， 方向相反的作用，使平板 產(chǎn)生水平方向位移，通過(guò)傳感器將其轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)，最后經(jīng)信號(hào)放大濾波， ND 模數(shù)轉(zhuǎn)換、 采集存儲(chǔ)和結(jié)果計(jì)算， 完成制動(dòng)性能測(cè)試。二、滾筒反力式檢測(cè)平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)1 臺(tái)試檢測(cè)類型的選擇經(jīng)過(guò)前期大量的資料收集和整理，我發(fā)現(xiàn)臺(tái)試檢測(cè)汽車制動(dòng)性能主要有以下幾種方式:滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)，滾筒慣性式ABS制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)。其中，每種方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)是目前應(yīng)用最廣的一種方式，并且具有安全保護(hù)作用好，工況穩(wěn)定、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。只有在被測(cè)車輪同時(shí)壓下左右制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)的第三滾筒時(shí)，滾筒才能被啟動(dòng)，因而可以避免操作人員誤操作而造成傷害。綜合上述理由，本小組選定了采用滾筒反力式汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 滾筒反力式檢測(cè)平臺(tái)原理反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒組、舉升裝置、測(cè)量裝置等構(gòu)成。進(jìn)行車輪制動(dòng)力檢測(cè)時(shí)，被檢汽車駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，車輪置于主、從動(dòng)滾筒之間，放下舉升器（或壓下第三滾筒，裝在第三滾筒支架下的行程開(kāi)關(guān)被接通）。通過(guò)延時(shí)電路啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主、從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪低速旋轉(zhuǎn)，待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動(dòng)踏板。車輪在車輪制動(dòng)器的摩擦力矩作用下開(kāi)始減速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾筒對(duì)車輪輪胎的摩擦力克服制動(dòng)器的摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)在車輪輪胎對(duì)滾筒表面切線方向的摩擦力作用下，減速器殼體與測(cè)力杠桿一起朝滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向擺動(dòng)，測(cè)力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào)經(jīng)放大濾波后，送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存儲(chǔ)和處后，檢測(cè)結(jié)果由打印機(jī)打印出來(lái)。在制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)左、右車輪制動(dòng)力和的值大于某一值(如500N)時(shí)，計(jì)算機(jī)即開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，采集過(guò)程所經(jīng)歷時(shí)間是一定的(如3s)。經(jīng)歷了規(guī)定的采集時(shí)間后，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，以防止輪胎被剝傷。在制動(dòng)過(guò)程中，第三滾筒的轉(zhuǎn)速信號(hào)由傳感器轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)后輸入控制裝置，計(jì)算車輪與滾筒之間的滑移率。當(dāng)滑移率達(dá)到一定值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。如車輪不駛離制動(dòng)臺(tái)，延時(shí)電路將電動(dòng)機(jī)關(guān)閉3-5s后又自動(dòng)起動(dòng)。檢測(cè)過(guò)程結(jié)束，車輛即可駛出制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)臺(tái)結(jié)構(gòu)滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。它由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動(dòng)力測(cè)試裝置和一套指示與控制裝置組成。每一套車輪制動(dòng)力測(cè)試裝置由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒裝置、第三滾筒和測(cè)量裝置等組成。圖1 滾筒反力式汽車制動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖下面詳細(xì)介紹各部分的原理及作用。（1） 驅(qū)動(dòng)裝置:驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖2所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器內(nèi)的蝸輪蝸桿和一對(duì)圓柱齒輪的兩級(jí)傳動(dòng)后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒，主動(dòng)滾筒又通過(guò)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)從動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。減速器輸出軸與主動(dòng)滾筒共用一軸。減速器殼體為浮動(dòng)連接即可繞主動(dòng)滾筒軸自由擺動(dòng)。減速器的作用是減速增矩。其減速比根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和滾筒測(cè)試轉(zhuǎn)速確定。由于測(cè)試車速低。滾筒轉(zhuǎn)速也較低。因此要求減速器減速比較大。一般采用兩級(jí)齒輪減速或一級(jí)蝸輪蝸桿減速與一級(jí)齒輪減速。圖2 驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖（2） 滾筒裝置:滾筒組相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面，來(lái)承載被檢的車輛，承受和傳遞制動(dòng)力。每套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由左右一對(duì)直徑相同的主、從動(dòng)滾筒組成。每個(gè)滾筒的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支承在框架上，且保持兩滾筒軸線平行。（3） 滾筒與汽車輪胎間的附著系數(shù)將直接影響制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的制動(dòng)力大小。為了增大滾筒與輪胎間的附著系數(shù)，滾筒表面都進(jìn)行了相應(yīng)加工與處理。比較理想的滾筒表面應(yīng)能滿足以下要求:a)對(duì)不同類型子午線、斜交、不同尺寸、不同花紋的輪胎都有足夠的附著系數(shù)，并且附著系數(shù)不會(huì)因輪胎沾水、沾泥而下降太多；b)滾筒表面不易沾上泥土、油污。一旦沾上，也容易清除干凈；c)使用壽命較長(zhǎng)，附著系數(shù)不會(huì)較快地衰減；（4） d)制造工藝簡(jiǎn)單，滾筒的品質(zhì)易保持穩(wěn)定。（5） 第三滾筒：第三滾筒安裝在彈簧支撐的浮動(dòng)臂上，平時(shí)保持在最高位置。在檢測(cè)時(shí)，被檢車輛的車輪置于主、從動(dòng)滾筒之間，同時(shí)壓下第三滾筒并與其保持可靠接觸。當(dāng)兩個(gè)車輪制動(dòng)測(cè)試單元的第三滾筒同時(shí)被壓下時(shí)，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)和延時(shí)繼電器的作用，兩主動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相繼啟動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)主動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，車輪又帶動(dòng)第三滾筒旋轉(zhuǎn)，它們接觸點(diǎn)的線速度相等。在第三滾筒上裝有轉(zhuǎn)速傳感器?？刂蒲b置通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器即可獲知被測(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。在第三滾上的轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，送到控制系統(tǒng)，再換算成車輪的線速度。當(dāng)被檢車輪制動(dòng)時(shí)，主動(dòng)滾筒的線速度不變，第三滾筒隨車輪的線速度發(fā)生變化。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至接近抱死時(shí)，控制裝置根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器送出的相應(yīng)的脈沖信號(hào)使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止工作，主動(dòng)滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以防上滾筒剝傷輪胎并保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。下面是檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖圖3 檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)本課題要求按照給定的有關(guān)汽車參數(shù)，來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)制動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)并測(cè)量汽車的制動(dòng)距離和跑偏量。根據(jù)教師所給參數(shù)值，加上一些常識(shí)性的假設(shè)，列出關(guān)于汽車的一些參數(shù)和檢測(cè)要求：參數(shù)名稱參數(shù)值汽車質(zhì)量M=150kg制動(dòng)時(shí)車速V=10m/s駕駛員質(zhì)量M1=60kg車輪直徑R=400mm車輪寬度B=200mm車輪質(zhì)量M2=10kg軸距1100mm表1 設(shè)計(jì)參數(shù)表滾筒裝置如圖所示：圖3 滾筒裝置示意圖注： -車重 、-車輪所受主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的壓力、-車輪與主動(dòng)軸從動(dòng)軸間的摩擦力滾筒組相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面，來(lái)承載被監(jiān)測(cè)的車輛，承受和傳遞制動(dòng)力。車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由一對(duì)直徑相同的主、從動(dòng)滾筒組成。每個(gè)滾筒的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支撐在底座上面，且保持兩滾筒軸線平行。1.滾筒尺寸的確定當(dāng)質(zhì)量M的汽車以速度的速度剎車時(shí)，系統(tǒng)的總能量表達(dá)式為：車總能量=人和車平動(dòng)動(dòng)能+兩車輪轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能即： 忽略兩個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能，將上面數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)帶入，我們可以求出E=10500J又因?yàn)?已知所用的滾筒為實(shí)心圓柱，假設(shè)滾筒質(zhì)量為，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可謂近似為所以有于是有化簡(jiǎn)得假定用合金鋼材料制作滾筒，密度為，設(shè)計(jì)滾筒的長(zhǎng)度為 根據(jù)公式得：2.滾筒中心距的確定根據(jù)上面的結(jié)構(gòu)示意圖我們可以得到安置角公式，由此可以看出滾筒直徑、車輪直徑和滾筒中心距是制動(dòng)臺(tái)主參數(shù)。車輪在滾筒上的安置角是指車輪與滾筒接觸點(diǎn)的切線方向與水平方向的夾角，經(jīng)查閱資料以及由經(jīng)驗(yàn)值可知道，當(dāng)安置角時(shí)，為滾筒的最佳安放位置，帶入上面的公式可以得出，滾筒中心距為。3.制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)滾筒設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)名稱參數(shù)值滾筒半徑109mm滾筒長(zhǎng)度400mm滾筒中心距370.8mm滾筒安置角36.87表2 滾筒尺寸5 三維設(shè)計(jì)圖：三、傳感器的選擇與設(shè)計(jì)1. 圓編碼器的構(gòu)造圓編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是一種常用的角位移傳感器。同時(shí)也可作速度檢測(cè)裝置。圓編碼器由下列部份組成，即主光柵，指示光柵，發(fā)光二極管，接收光電三極管，回轉(zhuǎn)軸，軸承等元件。構(gòu)造如圖3-1所示。圖9圓編碼器結(jié)構(gòu)圖2.莫爾條紋的形成原理光柵的構(gòu)造如圖3-2所示。把兩塊柵距W相等的光柵平行安裝，且讓它們的刻痕之間有較小的夾角時(shí)，這時(shí)光柵上會(huì)出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條紋稱為莫爾條紋，它們沿著與光柵條紋幾乎垂直的方向排列，如圖3-3所示。 圖10 光柵的構(gòu)造 圖11莫爾條紋的形成原理3.圓編碼器工作原理 首先由發(fā)光二極管發(fā)出光信號(hào)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)軸，由回轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)主光柵，光線通過(guò)主光柵和指示光柵上的莫爾條紋，通過(guò)光電元件，可將莫爾條紋移動(dòng)時(shí)光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)換為近似正弦變化的電信號(hào)，如圖3-4所示。 將此電壓信號(hào)放大、整形變換為方波，經(jīng)微分轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，再經(jīng)辨向電路和可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，則可用數(shù)字形式顯示出位移量，位移量等于脈沖與柵距乘積。測(cè)量分辨率等于柵距。圖12 轉(zhuǎn)換來(lái)的電信號(hào)四、系統(tǒng)檢測(cè)原理在測(cè)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸是非常重要的環(huán)節(jié)，利用PC機(jī)和AD板實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是一種最佳選擇，同時(shí)還可使用語(yǔ)言進(jìn)行接口軟件設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮C語(yǔ)言能直接訪問(wèn)硬件接口的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的操作與控制。1. AD板工作原理簡(jiǎn)介圖13 AD板的工作原理框圖AD:模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，便于數(shù)字設(shè)備處理。信號(hào)從模擬量輸入接頭J2輸入，然后經(jīng)過(guò)阻容元件、多路開(kāi)關(guān)進(jìn)入儀器放大器，經(jīng)過(guò)儀器放大器實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和干擾抑制，再送到程控放大器，然后送到A/D芯片。PC機(jī)首先選通相應(yīng)的通道，然后觸發(fā)A/D , A/D完成后，讀取A/D結(jié)果。2 .AD板和DA板的性能特性。2.1 AD板的性能特性1）分辯率(Resolution) 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來(lái)表示。2）轉(zhuǎn)換速率(Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速AD，逐次比較型AD是微秒級(jí)屬中速AD，全并行/串并行型AD可達(dá)到納秒級(jí)。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率(Sample Rate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表示每秒采樣千/百萬(wàn)次（kilo / Million Samples per Second）。3）量化誤差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無(wú)限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1 個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。4）偏移誤差(Offset Error) 輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。5）滿刻度誤差(Full Scale Error) 滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。2.2 DA板的性能特性DA：數(shù)模轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)與外部世界接口。1）分辯率(Resolution) 指最小模擬輸出量（對(duì)應(yīng)數(shù)字量?jī)H最低位為1）與最大量（對(duì)應(yīng)數(shù)字量所有有效位為1）之比。2）建立時(shí)間(Setting Time) 是將一個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定模擬信號(hào)所需的時(shí)間，也可以認(rèn)為是轉(zhuǎn)換時(shí)間。DA中常用建立時(shí)間來(lái)描述其速度，而不是AD中常用的轉(zhuǎn)換速率。一般地，電流輸出DA建立時(shí)間較短，電壓輸出DA則較長(zhǎng)。其他指標(biāo)還有線性度(Linearity)，轉(zhuǎn)換精度，溫度系數(shù)/漂移。 3.硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)通常由主機(jī)、前向通道、后向通道和被控對(duì)象等環(huán)節(jié)構(gòu)成，前向通道主要有傳感器、放大電路和ADC，DAC，驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行器則組成其后向通道。測(cè)控系統(tǒng)的基本框圖如圖4-2所示。圖14 測(cè)試系統(tǒng)的基本框圖PC機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器獲取被控對(duì)象的實(shí)際值，經(jīng)運(yùn)算、比較，然后發(fā)出控制命令，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出，推動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作，改變操縱量，從而使被控量穩(wěn)定在工藝要求的數(shù)值上。PC機(jī)的I/O&(擴(kuò)展槽給出了數(shù)據(jù)總線)，地址總線#)，地址允許AEN.以及IOR,IOW等信號(hào)。只要AD板的數(shù)據(jù)、地址總線分別與擴(kuò)展槽相對(duì)應(yīng)，則將AD板插入擴(kuò)展