【大學(xué)】數(shù)字式傳感器

1、.第四章第四章 數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器常用數(shù)字式傳感器有：常用數(shù)字式傳感器有：光柵式傳感器、磁柵式傳感器、編碼器、光柵式傳感器、磁柵式傳感器、編碼器、感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器.數(shù)字式傳感器輸出信號的特征：數(shù)字式傳感器輸出信號的特征：n頻率形式頻率形式（單位時間內(nèi)脈沖數(shù)目）（單位時間內(nèi)脈沖數(shù)目）n脈沖周期（發(fā)一個脈沖所需時間）脈沖周期（發(fā)一個脈沖所需時間）n數(shù)字或代碼的形式數(shù)字或代碼的形式.第一節(jié)第一節(jié) 光柵數(shù)字式傳感器光柵數(shù)字式傳感器n分類分類n光柵傳感器基本原理結(jié)構(gòu)光柵傳感器基本原理結(jié)構(gòu)n測量電路測量電路n應(yīng)用應(yīng)用 .分類：分類：計量光柵計量光柵物理光柵（衍射光柵物理光柵（衍射光柵）按原理和用

2、途按原理和用途按原理按原理 透射光柵透射光柵反射光柵反射光柵 按光柵表面結(jié)構(gòu)和作用原理按光柵表面結(jié)構(gòu)和作用原理黑白光柵黑白光柵閃耀光柵（相位光柵閃耀光柵（相位光柵） 按用途按用途長光柵長光柵圓光柵圓光柵 徑向光柵徑向光柵切向光柵切向光柵 激光全息光柵、偏振光柵激光全息光柵、偏振光柵玻璃相位光柵的斷面玻璃相位光柵的斷面.光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理：光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理：n光柵傳感器的工作基礎(chǔ)光柵傳感器的工作基礎(chǔ)莫爾條紋莫爾條紋n莫爾條紋的形成莫爾條紋的形成n莫爾條紋的重要特性莫爾條紋的重要特性n光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器的結(jié)構(gòu)n透射式圓光柵傳感器透射式圓光柵傳感器.莫爾條紋的形成：柵尺結(jié)構(gòu)

3、.莫爾條紋的形成莫爾條紋的形成遮光效應(yīng)：遮光效應(yīng)：兩塊光柵的刻線相交兩塊光柵的刻線相交處形成亮帶；處形成亮帶；一塊光柵的刻線與另一塊光柵的刻線與另一塊光柵的縫隙相交一塊光柵的縫隙相交處形成暗帶。處形成暗帶。 在和光柵刻線向垂直的在和光柵刻線向垂直的方向上，就出現(xiàn)了明暗相方向上，就出現(xiàn)了明暗相間的條紋，這些條紋就是間的條紋，這些條紋就是莫爾條紋。莫爾條紋。.莫爾條紋的重要特性：n運(yùn)動的對應(yīng)性；運(yùn)動的對應(yīng)性；n莫爾條紋的位移放大作用莫爾條紋的位移放大作用；n誤差平均效應(yīng)誤差平均效應(yīng)。WWWB222sin2.光柵傳感器的結(jié)構(gòu)：光柵傳感器的結(jié)構(gòu)：透射光柵傳感器透射光柵傳感器 1光源；光源；2透鏡；透鏡

4、；3主光柵；主光柵；4指示光柵；指示光柵；5光電元件光電元件 組成：光柵付、光源、光電轉(zhuǎn)換電路組成：光柵付、光源、光電轉(zhuǎn)換電路.透射式圓光柵傳感器：透射式圓光柵傳感器：徑向光柵徑向光柵圓弧形莫爾條紋圓弧形莫爾條紋.環(huán)形莫爾條紋環(huán)形莫爾條紋切向光柵切向光柵.光柵傳感器常用光路：光柵傳感器常用光路：n垂直透射式垂直透射式n透射分光式透射分光式n反射式反射式n鏡像式鏡像式.垂直透射式光路垂直透射式光路 1光源；光源；2透鏡；透鏡；3主光柵；主光柵；4指示光柵；指示光柵；5光電元件光電元件.透射分光式光路：透射分光式光路： 1光源；光源；2準(zhǔn)直透鏡；準(zhǔn)直透鏡；3主光柵；主光柵；4指示光柵；指示光柵；5

5、透鏡；透鏡；6光闌；光闌；7光電元件光電元件. 1主光柵；主光柵；2指示光柵；指示光柵；3場鏡；場鏡；4反光鏡；反光鏡； 5聚焦透；聚焦透；6光源；光源；7物鏡；物鏡；8光電元件光電元件 反射式光路：反射式光路： .鏡像式光路：鏡像式光路： 1光源；光源；2半透半反射鏡；半透半反射鏡；3聚光鏡；聚光鏡；4主光柵；主光柵； 5物鏡；物鏡；6反射鏡；反射鏡；7光電元件光電元件.測量電路測量電路：n光電轉(zhuǎn)換電路光電轉(zhuǎn)換電路n辨向電路辨向電路n細(xì)分電路細(xì)分電路.光電轉(zhuǎn)換電路：光電轉(zhuǎn)換電路： 主光柵和指示光柵做相對位移產(chǎn)生了莫爾條紋，莫爾條紋需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路才能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光柵傳感器的光電轉(zhuǎn)換

6、系統(tǒng)由聚光鏡和光敏元件組成，光敏元件可以將光量的變化轉(zhuǎn)換成電阻或電能的變化。 .辨向原理：辨向原理：.利用莫爾條紋測量位移的電路方框圖：利用莫爾條紋測量位移的電路方框圖：光電元件光電元件前置放大器前置放大器整形整形辨向電路辨向電路可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器.細(xì)分原理：細(xì)分原理：v信號細(xì)分電路又稱為插補(bǔ)器。信號細(xì)分電路又稱為插補(bǔ)器。v采用電路的手段對周期性的測量信號進(jìn)行插值，采用電路的手段對周期性的測量信號進(jìn)行插值，以提高辨率。以提高辨率。光柵細(xì)分的方法：光柵細(xì)分的方法：機(jī)械細(xì)分機(jī)械細(xì)分光學(xué)細(xì)分光學(xué)細(xì)分電路細(xì)分電路細(xì)分軟件細(xì)分軟件細(xì)分直接細(xì)分（四倍頻細(xì)分）直接細(xì)分（四倍頻細(xì)分）細(xì)分電橋細(xì)分電橋電阻鏈細(xì)

7、分（五細(xì)分）電阻鏈細(xì)分（五細(xì)分）鑒向法細(xì)分鑒向法細(xì)分復(fù)合細(xì)分復(fù)合細(xì)分.1、直接細(xì)分（倍頻細(xì)分）、直接細(xì)分（倍頻細(xì)分）.2、移向電阻鏈細(xì)分（電橋細(xì)分法）、移向電阻鏈細(xì)分（電橋細(xì)分法）.電阻鏈細(xì)分：電阻鏈細(xì)分：n典型五倍頻細(xì)分集成芯片典型五倍頻細(xì)分集成芯片C5192,C5193.應(yīng)用：n用于機(jī)床、儀器做長度測量、坐標(biāo)顯示用于機(jī)床、儀器做長度測量、坐標(biāo)顯示和數(shù)控系統(tǒng)的自動測量等和數(shù)控系統(tǒng)的自動測量等 。.型型 號號BG1BG1A光柵柵距光柵柵距40 m（0.040mm）、）、20 m（0.020mm）、）、10 m（0.010mm）光柵測量系光柵測量系統(tǒng)統(tǒng)透射式紅外光學(xué)測量系統(tǒng)，高精度性能的光柵玻璃

8、尺透射式紅外光學(xué)測量系統(tǒng)，高精度性能的光柵玻璃尺讀數(shù)頭滾動讀數(shù)頭滾動系統(tǒng)系統(tǒng)垂直式五軸承滾動系統(tǒng)，優(yōu)異的垂直式五軸承滾動系統(tǒng)，優(yōu)異的重復(fù)定位性，高精度測量精度重復(fù)定位性，高精度測量精度45五軸承滾動系統(tǒng)，優(yōu)異的重復(fù)五軸承滾動系統(tǒng)，優(yōu)異的重復(fù)定位性，高等級的測量精度定位性，高等級的測量精度防護(hù)塵密封防護(hù)塵密封采用特殊的耐油、耐蝕、高彈性及抗老化塑膠，防水、防塵采用特殊的耐油、耐蝕、高彈性及抗老化塑膠，防水、防塵優(yōu)良，使用壽命長優(yōu)良，使用壽命長分辨率分辨率1 m2 m5 m10 m有效行程有效行程503000mm 每隔每隔50mm一種長度規(guī)格（整體光柵不接長）一種長度規(guī)格（整體光柵不接長）工作速度

9、工作速度20米米/分鐘分鐘工作環(huán)境工作環(huán)境溫度溫度050 濕度濕度90(205)工作電壓工作電壓5V5% 12V5%輸出電壓輸出電壓TTL 正弦波正弦波 BG1型光柵傳感器的技術(shù)指標(biāo)型光柵傳感器的技術(shù)指標(biāo).在具體使用時要注意：在具體使用時要注意：（1）傳感器應(yīng)盡量安裝在靠近設(shè)備工作臺的床身基）傳感器應(yīng)盡量安裝在靠近設(shè)備工作臺的床身基面上。面上。（2）根據(jù)設(shè)備的行程選擇傳感器的長度，光柵傳感）根據(jù)設(shè)備的行程選擇傳感器的長度，光柵傳感器的有效長度應(yīng)大于設(shè)備行程。器的有效長度應(yīng)大于設(shè)備行程。（3）將傳感器固定在設(shè)備工作臺的基面上，確保主）將傳感器固定在設(shè)備工作臺的基面上，確保主尺上端面同正面與移動方向平行，誤差尺上端面同正面與移動方向平行，誤差。（4）讀數(shù)頭固定于相對于主尺的另一基面上，讀數(shù)）讀數(shù)頭固定于相對于主尺的另一基面上，讀數(shù)頭與主尺之間應(yīng)保持的間隙，盡量使讀數(shù)頭安裝在非頭與主尺之間應(yīng)保持的間隙，盡量使讀數(shù)頭安裝在非運(yùn)動