傳感器與檢測(cè)技術(shù)資料-項(xiàng)目二 位移檢測(cè)ppt課件

1、傳感器技術(shù)與運(yùn)用傳感器技術(shù)與運(yùn)用;工程二：位移檢測(cè)工程二：位移檢測(cè)電子課件;學(xué)習(xí)重點(diǎn);學(xué)習(xí)重點(diǎn) 掌握電位器傳感器的原理和運(yùn)用 掌握光柵位移傳感器的根本原理 了解超聲波傳感器的根本原理;目 錄義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá);過(guò)度頁(yè)義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 電位器是一種常用的機(jī)電元件，廣泛運(yùn)用于各種電器和電子設(shè)備中。它主要是一種把機(jī)械的線位移或角位移輸入量轉(zhuǎn)換為與它成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出的傳感元件來(lái)運(yùn)用。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 同時(shí)，與其它種類的位移傳感器相比，它構(gòu)造簡(jiǎn)單、尺寸小、分

2、量輕、精度高、輸出信號(hào)大、性能穩(wěn)定并容易實(shí)現(xiàn)恣意函數(shù)。因此，在工程機(jī)械等方面經(jīng)常采用。那么，如何設(shè)計(jì)一個(gè)采用電位器制造的位移丈量?jī)x哪？ 機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x線性電位器空載特性 線性電位器的理想空載特性曲線應(yīng)具有嚴(yán)厲的線性關(guān)系。圖所示為電位器式位移傳感器原理圖。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 假設(shè)把它作為變阻器運(yùn)用,假定全長(zhǎng)為xmax的電位器其總電阻為Rmax,電阻沿長(zhǎng)度的分布是均勻的,那么當(dāng)滑臂由A向B挪動(dòng)x后,A點(diǎn)到電刷間的阻值為 機(jī)械式位移丈量?jī)xm a xm a xxxRRx;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x圖 電位器式位移傳感器原理圖 ;義務(wù)一：

3、機(jī)械式位移丈量?jī)x 假設(shè)把它作為分壓器運(yùn)用,且假定加在電位器A、B之間的電壓為Umax,那么輸出電壓為機(jī)械式位移丈量?jī)xmaxmaxxxUUx;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 所示為電位器式角度傳感器。作變阻器運(yùn)用,那么電阻與角度的關(guān)系為 機(jī)械式位移丈量?jī)xm axm axaaRRa;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x作為分壓器運(yùn)用,那么有 機(jī)械式位移丈量?jī)xma xma xaxUUx圖 電位器式角度傳感器原理圖;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 線性線繞電位器理想的輸出、輸入關(guān)系遵照上述四個(gè)公式。因此對(duì)如以下圖的位移傳感器來(lái)說(shuō),由于機(jī)械式位移丈量?jī)xm axm ax2()Rbh nAxnt;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x其靈敏度應(yīng)

4、為 機(jī)械式位移丈量?jī)xm axm axm axm ax2()2()RURb hSxAtUb hSIxAt;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x線性線繞電位器表示圖;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x線性線繞電位器表示圖;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 式中,SR、SU分別為電阻靈敏度、電壓靈敏度;為導(dǎo)線電阻率;A為導(dǎo)線橫截面積;n為線繞電位器繞線總匝數(shù)。 機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 由式可以看出,線性線繞電位器的電阻靈敏度和電壓靈敏度除與電阻率有關(guān)外,還與骨架尺寸h和b、導(dǎo)線橫截面積A導(dǎo)線直徑d、繞線節(jié)距t等構(gòu)造參數(shù)有關(guān);電壓靈敏度還與經(jīng)過(guò)電位器的電流I的大小有關(guān)。 機(jī)械式位

5、移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 階梯特性、階梯誤差和分辨率 圖所示為繞n匝電阻絲的線性電位器的部分剖面和階梯特性曲線圖。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 電刷在電位器的線圈上挪動(dòng)時(shí),線圈一圈一圈的變化,因此,電位器阻值隨電刷挪動(dòng)不是延續(xù)地改動(dòng),導(dǎo)線與一匝接觸的過(guò)程中,雖有微小位移,但電阻值并無(wú)變化,因此輸出電壓也不改動(dòng),機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x在輸出特性曲線上對(duì)應(yīng)地出現(xiàn)平直段;當(dāng)電刷分開(kāi)這一匝而與下一匝接觸時(shí),電阻忽然添加一匝阻值,因此特性曲線相應(yīng)出現(xiàn)階躍段。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 這樣,電刷每移過(guò)一匝,輸出電壓便階躍一次,共產(chǎn)生n個(gè)電壓階梯

6、,其階躍值亦即名義分辨率為機(jī)械式位移丈量?jī)xm axUUn;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x部分剖面和階梯特性 ;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 實(shí)踐上,當(dāng)電刷從j匝移到j(luò)+1匝的過(guò)程中,必定會(huì)使這兩匝短路,于是電位器的總匝數(shù)從n匝減小到n-1匝,這樣總阻值的變化就使得在每個(gè)電壓階躍中還產(chǎn)生一個(gè)小階躍。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 這個(gè)小電壓階躍亦即次要分辨脈沖為機(jī)械式位移丈量?jī)xmax11()1aUUjnnmnUUU ;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 主要分辨脈沖和次要分辨脈沖的延續(xù)比,取決于電刷和導(dǎo)線直徑的比。假設(shè)電刷的直徑太小,尤其運(yùn)用軟合金時(shí),會(huì)促使構(gòu)成磨損平臺(tái);假設(shè)直徑過(guò)大,那

7、么只需有很小的磨損就將使電位器有更多的匝短路,普通取電刷與導(dǎo)線直徑比為10可獲得較好的效果。 機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 工程上常把圖9.4那種實(shí)踐階梯曲線簡(jiǎn)化成理想階梯曲線,如圖9.5所示。這時(shí),電位器的電壓分辨率定義為:在電刷行程內(nèi),電位器輸出電壓階梯的最大值與最大輸出電壓Umax之比的百分?jǐn)?shù),對(duì)理想階梯特性的線繞電位器機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x電壓分辨率為機(jī)械式位移丈量?jī)xm a xm a x11 0 0 %b aUneUn;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 除了電壓分辨率外,還有行程分辨率,其定義為:在電刷行程內(nèi),能使電位器產(chǎn)生一個(gè)可測(cè)出變化的電刷最小行程與整個(gè)行

8、程之比的百分?jǐn)?shù),即機(jī)械式位移丈量?jī)xm a xm a x11 0 0 %b yxnexn;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 從圖中可見(jiàn),在理想情況下,特性曲線每個(gè)階梯的大小完全一樣,那么經(jīng)過(guò)每個(gè)階梯中點(diǎn)的直線即是實(shí)際特性曲線,階梯曲線圍繞它上下跳動(dòng),從而帶來(lái)一定誤差,這就是階梯誤差。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 電位器的階梯誤差j通常以理想階梯特性曲線對(duì)實(shí)際特性曲線的最大偏向值與最大輸出電壓值的百分?jǐn)?shù)表示,即機(jī)械式位移丈量?jī)xm axm ax1()12100%2jUnUn;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 階梯誤差和分辨率的大小都是由線繞電位器本身任務(wù)原理所

9、決議的,是一種原理性誤差,它決議了電位器能夠到達(dá)的最高精度。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 在實(shí)踐設(shè)計(jì)中,為改善階梯誤差和分辨率,需添加匝數(shù),即減小導(dǎo)線直徑小型電位器通常選0.5mm或更細(xì)的導(dǎo)線或添加骨架長(zhǎng)度如采用多圈螺旋電位器。 機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x非線性電位器 1.變骨架式非線性電位器 變骨架式電位器是利用改動(dòng)骨架高度或?qū)挾鹊姆椒▉?lái)實(shí)現(xiàn)非線性函數(shù)特性。所示為一種變骨架高度式非線性電位器。 機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x圖 變骨架高度式線性電位器;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 1.骨架變化的規(guī)律 變骨架式非線性電位器是在堅(jiān)持電位器構(gòu)造

10、參數(shù)、A、t不變時(shí),只改動(dòng)骨架寬度b或高度h來(lái)實(shí)現(xiàn)非線性函數(shù)關(guān)系。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 這里以只改動(dòng)h的變骨架高度式非線性線繞電位器為例來(lái)對(duì)骨架變化規(guī)律進(jìn)展分析。在圖所示曲線上任取一小段,那么可視為直線,電刷位移為x,對(duì)應(yīng)的電阻變化就是R,因此前述的線性電位器靈敏度公式依然成立,機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x即 機(jī)械式位移丈量?jī)x2()2()RURbhSxAtRbhSIxAt;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x當(dāng)x0時(shí),那么有 機(jī)械式位移丈量?jī)x2()2()dRbhdxAtdUbhIdxAt;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 由上述兩個(gè)公式可求出骨架高度的變化規(guī)律為機(jī)械式位移丈量?jī)x

11、212A td Rhbd xA td RhbId x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x2. 階梯誤差與分辨率 變骨架高度式電位器的繞線節(jié)距是不變的,因此其行程分辨率與線性電位器計(jì)算式一樣,那么有機(jī)械式位移丈量?jī)xmaxmaxmax1100%byxtnexxn;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 但由于骨架高度是變化的,因此階梯特性的階梯也是變化的,最大階梯值發(fā)生在特性曲線斜率最大處,故階梯誤差為機(jī)械式位移丈量?jī)xmaxmax()1100%2jdUtdxU ;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x圖 階梯骨架式非線性電位器;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x 由于丈量領(lǐng)域的不同，電位器構(gòu)造及資料選擇有所不同。但是其根本構(gòu)造是

12、相近的。電位器通常都是由骨架、電阻元件及活動(dòng)電刷組成。常用的線繞式電位器的電阻元件由金屬電阻絲繞成。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x1.電阻絲。 要求電阻系數(shù)高、電阻溫度系數(shù)小，強(qiáng)度高和延展性好，對(duì)銅的熱電勢(shì)要小，耐磨耐腐蝕，焊接性好等。常用的資料有康銅絲、鉑銥合金及卡瑪絲等。機(jī)械式位移丈量?jī)x;義務(wù)一：機(jī)械式位移丈量?jī)x機(jī)械式位移丈量?jī)x圖2-11 某些電刷構(gòu)造 1.電刷；2.電阻元件;義務(wù)施行;義務(wù)施行 本次義務(wù)設(shè)計(jì)的位移丈量?jī)x，主要實(shí)現(xiàn)位移的檢測(cè)，并經(jīng)過(guò)數(shù)碼管顯示，對(duì)丈量的位移量精度要求并不太高。系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路圖如圖2-15所示。;義務(wù)施行;義務(wù)施行電路任務(wù)原理： 系統(tǒng)采用電位器傳感器

13、進(jìn)展位移丈量，電位器與電阻R3和R4構(gòu)成直流電橋，當(dāng)被丈量挪動(dòng)時(shí)，電橋失衡，輸出相應(yīng)電壓信號(hào)，差動(dòng)輸入AD521。電橋直流電源由1403供應(yīng)。;義務(wù)施行 1403是一款低壓基準(zhǔn)芯片。普通用作一些需求根本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場(chǎng)所。輸入電壓范圍: 4.5 V to 40 V， 輸出電壓: 2.5 V。AD521是單片集成丈量放大器，對(duì)輸入差模信號(hào)進(jìn)展放大，放大倍數(shù)為：;義務(wù)施行 放大倍數(shù)可以在0.1到1000范圍內(nèi)調(diào)整，通常選Rs=100K，Rg在運(yùn)用中根據(jù)實(shí)踐需求選定。芯片7555構(gòu)成多諧振動(dòng)器，給ICL7提供振蕩信號(hào)，雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器件，其輸出可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管和LCD顯示。 ;義務(wù)施行電路調(diào)試

14、： 1、電位器處于零點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn)無(wú)位移，選擇適宜的橋臂電阻，使電橋平衡，經(jīng)過(guò)調(diào)放大器AD521的4腳和6腳間的調(diào)零電阻，使得電路的輸出為0；;義務(wù)施行 2、用該位移計(jì)丈量規(guī)范位移滿量程位移，調(diào)理ICL7中Vref端可變電阻，改動(dòng)參考電壓，使得數(shù)碼管的顯示滿量程位移。;義務(wù)施行 3、調(diào)試過(guò)程中，A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓是根據(jù)量程來(lái)調(diào)整的。調(diào)試的過(guò)程實(shí)踐上也是位移計(jì)定標(biāo)的過(guò)程。 ;過(guò)度頁(yè)義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 ;義務(wù)引入;義務(wù)引入 數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)不可短少的設(shè)備，它的運(yùn)用是制造業(yè)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。為了提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，必需采用高精度的檢測(cè)安裝，特別是任務(wù)臺(tái)的位移檢測(cè)精度。;義務(wù)

15、引入 光柵作為一種高精度的直線位移傳感器，在數(shù)控機(jī)床上用于丈量任務(wù)臺(tái)的位移常用于構(gòu)成位置閉環(huán)伺服系統(tǒng)。那么，光柵是如何對(duì)機(jī)床任務(wù)臺(tái)位移檢測(cè)的哪？;義務(wù)分析;義務(wù)分析 機(jī)床任務(wù)臺(tái)采用光柵傳感器進(jìn)展位移檢測(cè)，目前運(yùn)用非常廣泛。本義務(wù)將結(jié)合光柵傳感器的相關(guān)知識(shí)，引見(jiàn)任務(wù)臺(tái)位移檢測(cè)。;義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù)a丈量線位移的長(zhǎng)光柵 b 丈量角位移的圓光柵 圖2-16 光柵外觀;義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 光柵位移傳感器的構(gòu)造如圖2-17所示。它主要由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光電器件和光源等組成。通常，標(biāo)尺光柵和被測(cè)物體相連

16、，隨被測(cè)物體的直線位移而產(chǎn)生位移。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 普通標(biāo)尺光柵和指示光柵的刻線密度是一樣的，而刻線之間的間隔 W稱為柵距。光柵條紋密度普通為每毫米25、50、100、250條等。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 假設(shè)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)，這光陰柵上會(huì)出現(xiàn)假設(shè)干條明暗相間的條紋，這種條紋稱莫爾條紋，它們沿著與光柵條紋幾

17、乎垂直的方向陳列，如圖2-18所示。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 莫爾條紋是光柵非重合部分光線透過(guò)而構(gòu)成的亮帶，它由一系列四棱形圖案組成，如圖中的dd線區(qū)所示。f f線區(qū)那么是由于光柵的遮光效應(yīng)構(gòu)成的。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 莫爾條紋 假設(shè)光柵柵距為W，兩個(gè)相鄰莫爾條紋的間距為BH，即莫爾條紋中兩條暗紋或兩條亮紋之間的間隔 那么有一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向

18、原理四、細(xì)分技術(shù)2(sin/2)HWWB;義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 這里是弧度，假設(shè)夾角為0.10，那么=0.1/180*,那么BH=573W,相當(dāng)于把柵距放大了573倍。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 5.細(xì)分技術(shù) 另一種方法是采用柵距細(xì)分技術(shù)，由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖提高了n倍，所以細(xì)分又稱倍頻，細(xì)分后可以在不添加刻線數(shù)的情況下較大地提高光柵的分辨力。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 常用的細(xì)分方法有四倍頻細(xì)分法、十六倍頻細(xì)分法、計(jì)算機(jī)細(xì)分法等。 一、光

19、柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 當(dāng)光柵向左挪動(dòng)時(shí)，莫爾條紋向上挪動(dòng)，光電元件1和2分別輸出如圖2-23所示的電壓信號(hào)u1、u2,經(jīng)放大整形后得到相位相差90的兩個(gè)方波信號(hào)和。經(jīng)反相后得到。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位

20、移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 和經(jīng)RC微分電路后得到兩組光脈沖信號(hào)和分別加到與門Y1和Y2的輸入端。對(duì)與門Y1來(lái)說(shuō)，由于處于高電平常，總是低電平，故脈沖被堵塞Y1無(wú)輸出。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 對(duì)與門Y2來(lái)說(shuō)，由于處于高電平常，正處于高電平，故允許脈沖經(jīng)過(guò)，并觸發(fā)加減控制觸發(fā)器使之置“1?？赡嬗?jì)數(shù)器對(duì)與門輸出的脈沖進(jìn)展加法計(jì)數(shù)。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 同理當(dāng)光柵反向挪動(dòng)時(shí)，輸出信號(hào)的波形如以下圖，與門Y2阻塞，輸出脈沖信號(hào)使觸發(fā)器置“0，可逆計(jì)數(shù)器對(duì)與

21、門輸出的脈沖進(jìn)展減法計(jì)數(shù)。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 這樣每當(dāng)光柵挪動(dòng)一個(gè)柵距時(shí)，辨向電路只輸出一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器所計(jì)之脈沖數(shù)即代表光柵位移x。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 細(xì)分技術(shù)m細(xì)分即分辨率W/m 在主光柵挪動(dòng)一個(gè)柵距過(guò)程中，產(chǎn)生m個(gè)彼此相位差360/m的正弦交流信號(hào)一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 m個(gè)ui波形依次產(chǎn)生m個(gè)過(guò)零脈沖，于是，與光柵位移x對(duì)應(yīng)的過(guò)零脈沖計(jì)數(shù)值即位移的數(shù)字丈量結(jié)果為：一

22、、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 1.直接細(xì)分 直接細(xì)分又稱位置細(xì)分，通常為四細(xì)分。是用四個(gè)依次相距H/4的光電元件，獲得依次相差90相角的四個(gè)正弦交流信號(hào)。主光柵每挪動(dòng)一個(gè)柵距，將產(chǎn)生四個(gè)過(guò)零計(jì)數(shù)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)四細(xì)分。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 2.電位器橋電阻鏈細(xì)分1電位器移相原理一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù)1212iiiiiiiiiiiRRe R eRueeR RR RR R1212cossin( cossin )cossiniiiiiii

23、ieeuK ee;義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù)taniiiRR1cossiniiiK假設(shè)12cos ,sinmmeUeU那么cos()iimiuKU ;義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 248點(diǎn)電位器橋細(xì)分電路 將位置細(xì)分得到的四個(gè)相位差90的輸出信號(hào)Umcos、Umsin，-Umcos、-Umsin加到電位器橋細(xì)分電路，使圖259-48中第i個(gè)電位器電刷兩邊 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)二：光柵

24、位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 電阻比值為： 就可從這48個(gè)電位器的電刷端得到48個(gè)相位差360/48的信號(hào)，這樣就到達(dá)了48細(xì)分的目的。一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù)3 6 0t a n ()4 8iiRiR;義務(wù)二：光柵位移傳感器在機(jī)床任務(wù)臺(tái)上的運(yùn)用 一、光柵的構(gòu)造二、任務(wù)原理三、辨向原理四、細(xì)分技術(shù);義務(wù)施行;義務(wù)施行1.檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造 根據(jù)光柵傳感器的任務(wù)原理分析，任務(wù)臺(tái)位移檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)造表示圖如圖2-28所示。它由光柵位移傳感器、信號(hào)差分放大器、整形電路、辯向電路、計(jì)數(shù)器和PC接口等電路組成。;義務(wù)施行;義務(wù)施行1傳感器電路與信號(hào)放大電路 由傳感器莫爾條紋信號(hào)實(shí)現(xiàn)位

25、移量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，光電轉(zhuǎn)換器件選硅光電池，莫爾條紋信號(hào)采用4極硅光電池接納。;義務(wù)施行 光柵柵距W，可得最小讀數(shù)值W/4。同時(shí)，輸出電壓信號(hào)輸入給差動(dòng)放大器進(jìn)展放大。;義務(wù)施行2整形和辯向電路 采用信號(hào)比較電路進(jìn)展整形。對(duì)4路正、余弦信號(hào)進(jìn)展整形，首先把它們整形為占空比為1：1的方波，而且數(shù)字0，1的電平符合TTL電平。;義務(wù)施行 根據(jù)莫爾條紋輸出的四路信號(hào)，間隔90度相位差，用2個(gè)不同計(jì)數(shù)器分別記錄莫爾條紋上移和下移所構(gòu)成的脈沖數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)辨向。;義務(wù)施行3PC接口卡 放大、整形和判向電路輸出苻合TTL電平的脈沖信號(hào)，可逆脈沖計(jì)數(shù)電路將串行脈沖變換成16位的并行二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)PC計(jì)

26、算機(jī)IO接口卡送入計(jì)算機(jī)。;義務(wù)施行2.光柵傳感器的安裝 光柵尺在機(jī)床上的安裝如圖2-29所示。;過(guò)度頁(yè)義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá);義務(wù)引入;義務(wù)引入 汽車倒車?yán)走_(dá)全稱叫“汽車倒車防撞雷達(dá)，也叫“汽車泊車輔助安裝，是汽車泊車或者倒車時(shí)的平安輔助安裝。;義務(wù)引入 能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍妨礙物的情況，解除了駕駛員泊車、倒車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并協(xié)助駕駛員掃除了視野死角和視野模糊的缺陷，提高駕駛的平安性。;義務(wù)分析;義務(wù)分析 簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá)可以利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，將超聲波測(cè)距系統(tǒng)和單片機(jī)結(jié)合于一體，設(shè)計(jì)出一種基于AT89C51單片機(jī)的汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。;義務(wù)三

27、、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播稱為動(dòng)搖，簡(jiǎn)稱波。其頻率在162104 Hz之間，能為人耳所聞的機(jī)械波，稱為聲波；低于16 Hz的機(jī)械波，稱為次聲波；一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 高于2104 Hz的機(jī)械波，稱為超聲波, 如圖10-1所示。頻率在310831011 Hz之間的波，稱為微波。 一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá)一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 聲波的頻率界限圖 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，由于在兩種介質(zhì)中傳播速度不同

28、，在介質(zhì)界面上會(huì)產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等景象。 一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 超聲波的波型及其傳播速度聲波的波型不同。通常有以下幾種。 縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波，它能在固體、液體和氣體介質(zhì)中傳播；一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波，它只能在固體介質(zhì)中傳播；一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá)超聲波的反射和折射 聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上一部分聲波被反射，另一部分透射過(guò)界面繼

29、續(xù)傳播。這樣的兩種情況稱之為聲波的反射和折射。一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 當(dāng)波在界面處產(chǎn)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比等于入射波在第一介質(zhì)中的波速c1與折射波在第二介質(zhì)中的波速c2之比，即一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 12s i ns i ncc;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 當(dāng)超聲波垂直入射界面，即在=0時(shí)，那么反射系數(shù)和透射系數(shù)為一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 22211221111ccRcc1 12 221 12 24 ccTcc;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 假設(shè)2c21c1，那么反射

30、系數(shù)R0，透射系數(shù)T1，此時(shí)聲波全部從第一介質(zhì)透射入第二介質(zhì)；假設(shè)2c21c1，反射系數(shù)R1，那么聲波在界面上幾乎全反射。一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 同理，當(dāng)1c12c2，反射系數(shù)R1，聲波在界面上幾乎全反射。一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá)5.超聲波的波速與波長(zhǎng) 超聲波的波速C、波長(zhǎng)、頻率f之間有以下關(guān)系： C = f 超聲波的傳播速度與介質(zhì)密度和彈性特性有關(guān)。一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 超聲波在氣體和液體中傳播時(shí)，由于不存在剪切應(yīng)力，所

31、以僅有縱波的傳播，其傳播速度c為： 式中：介質(zhì)的密度； Ba絕對(duì)緊縮系數(shù)。 一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá)6.超聲波的干涉 假設(shè)在一種介質(zhì)中傳播幾個(gè)聲波，于是會(huì)產(chǎn)生波的干涉景象。由不同波源發(fā)出的頻率一樣、振動(dòng)方向一樣、相位一樣或相位差恒定的兩個(gè)波在一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá)空間相遇時(shí)，某些點(diǎn)振動(dòng)一直加強(qiáng)，某些點(diǎn)振動(dòng)一直減弱或消逝，這種景象稱為干涉景象。兩個(gè)振幅一樣的相關(guān)波在同不斷線上彼此相向傳播時(shí)疊加而成的波稱為駐波。一、超聲波分類二、超聲波傳感器三、超聲波傳感器的運(yùn)用 ;義務(wù)三、簡(jiǎn)易汽車倒車?yán)走_(dá) 每相距/2的這些點(diǎn)上，介質(zhì)堅(jiān)持靜止形狀，這些點(diǎn)稱為節(jié)