第二章 位置和速度傳感器

《伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》許O）bushxuh@伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制器執(zhí)行器實(shí)際輸出期望輸出傳感器高精度的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)第二章位置和速度傳感器傳感器類型速度傳感器位移傳感器加速度傳感器力傳感器旋轉(zhuǎn)變壓器；感應(yīng)同步器；光電編碼器；光柵尺；磁尺；速度傳感檢測(cè)門捷列夫：檢測(cè)是認(rèn)識(shí)自然的手段，有檢測(cè)才有科學(xué)。西門子：檢測(cè)就是去認(rèn)識(shí)。開爾文：凡存在之物，必以一定的量存在。信息論：檢測(cè)是獲取信息的過(guò)程。組成閉環(huán)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分；決定了整個(gè)控制系統(tǒng)的控制精度。測(cè)量就是用專門的技術(shù)工具靠實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測(cè)量的值（大小和正負(fù)），測(cè)量的目的是為了在限定時(shí)間內(nèi)盡可能正確地收集被測(cè)對(duì)象的未知信息，以便掌握被測(cè)對(duì)象的參數(shù)和對(duì)其運(yùn)動(dòng)、變化過(guò)程的控制。檢測(cè)系統(tǒng)組成：被測(cè)系統(tǒng)傳感器信號(hào)調(diào)理數(shù)據(jù)顯示和記錄觀察者敏感元件被觀測(cè)對(duì)象變換信號(hào)處理傳輸測(cè)量電路顯示裝置第一過(guò)程第二過(guò)程術(shù)語(yǔ)敏感元件：感受被測(cè)參數(shù)；變化轉(zhuǎn)換另一種物理量傳感器：感受被測(cè)參數(shù)；變化轉(zhuǎn)換另一種易于傳輸物理量變送器：一種特殊的傳感器，使用同一的動(dòng)力源，輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。被測(cè)參數(shù)：待測(cè)參數(shù)：直接測(cè)量：間接測(cè)量：通過(guò)測(cè)量與待測(cè)參數(shù)有函數(shù)關(guān)系的其它量，經(jīng)數(shù)學(xué)處理得到待測(cè)參數(shù)的量值。矩形面積的測(cè)量？檢測(cè)系統(tǒng)

靜態(tài)特性：當(dāng)輸入系統(tǒng)的被測(cè)物理量為不隨時(shí)間變化的恒定信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的輸入與輸出之間呈現(xiàn)的關(guān)系。線性度、靈敏度、重復(fù)性、遲滯、分辨率、精度。測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性基本要求：1。當(dāng)輸入系統(tǒng)的被測(cè)物理量為零，系統(tǒng)的輸出為零；2。輸入與輸出成唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。檢測(cè)儀表的基本性能測(cè)量范圍和量程：量程＝測(cè)量上限值－測(cè)量下限值輸入輸出特性：

靈敏度：表征系統(tǒng)對(duì)輸入量變化的響應(yīng)能力。（靈敏度）ΔxΔy（輸出變化量）（輸入變化量）分辨率：表征系統(tǒng)有效辨別輸入量最小變化的能力。死區(qū)回差線性度△max正行程反行程輸出值輸入值△max量程×100%△max輸出值輸入值△max量程×100%輸入值輸出值漂移：儀表的輸入未變化其輸出發(fā)生的變化穩(wěn)定性：重復(fù)性和再現(xiàn)性：同一量、多次測(cè)量可靠性：出故障的概率誤差絕對(duì)誤差：儀表輸出值與真值（約定真值）間的差值△x＝x－x0相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與約定真值比的百分?jǐn)?shù)，

δ＝△x/量程×100%儀表基本誤差：標(biāo)準(zhǔn)條件下，全量程范圍內(nèi)的各輸出誤差中絕對(duì)值最大的為儀表基本誤差。精度或精準(zhǔn)度：指示值和被測(cè)量真值的符合程度。各不確定度之和。滿刻度相對(duì)誤差大小來(lái)衡量準(zhǔn)確度等級(jí)：用儀表滿刻度相對(duì)誤差略去百分號(hào)…，0.05，0.1，0.25，0.35，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，…，準(zhǔn)確度與準(zhǔn)確度等級(jí)ThrottleAdjustmentSystems

動(dòng)態(tài)特性：系統(tǒng)對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。時(shí)域特性時(shí)間，s0123450t位移，mmy98%，響應(yīng)時(shí)間10%~90%，上升時(shí)間超調(diào)量衰減度~~檢測(cè)系統(tǒng)頻率特性：頻帶：檢測(cè)系統(tǒng)增益保持在值內(nèi)的頻率范圍檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)的滯后？k/(Ts+1)1e-гs一階系統(tǒng)的穩(wěn)定性？時(shí)滯特性0гx1(t)x2(t)L(x2(t))L(x1(t))=X1(t)X1(t))e－гsx2(t)＝x1(t－г)時(shí)滯環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)x2(t)比其輸入信號(hào)x1(t)滯后一定時(shí)間г，GH（s）＝e－гst根軌跡閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程：1+G（s）·

GH（s）＝01+〔k/(Ts+1)〕e－гs＝00jωσ+jπ-jπ時(shí)滯系統(tǒng)的主根軌跡，г＝1（s）時(shí)即使是一階系統(tǒng)，由于時(shí)滯的存在，也可能使得系統(tǒng)變得不穩(wěn)定；普通一階系統(tǒng)。開環(huán)增益取得再高也不會(huì)不穩(wěn)定，但有時(shí)滯環(huán)節(jié)后，增益的取值受限了。時(shí)滯系統(tǒng)k/(Ts+1)1e-гs測(cè)量元件、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等環(huán)節(jié)在傳遞信號(hào)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生時(shí)滯現(xiàn)象。穩(wěn)定性分析作業(yè)：帶時(shí)滯環(huán)節(jié)的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析傳感器和敏感元件是兩個(gè)不同的概念。傳感器技術(shù)傳感器也是一種換能元件，它把被測(cè)的量轉(zhuǎn)換成一種具有規(guī)定準(zhǔn)確度其他量或同種量的其他值，因此，把傳感器稱為換言之能器涵義更為廣泛。

敏感元件是指直接感受被測(cè)物理量并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換的元件或單元。而傳感器則是敏感元件及其相關(guān)的輔助元件和電路組成的整個(gè)裝置，其中敏感元件是傳感器的核心部件。傳感器也泛指將一個(gè)測(cè)物理量按照一定的物理規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一物理量的裝置。傳感器也泛指將一個(gè)測(cè)物理量按照一定的物理規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一物理量的裝置。傳感器的分類

常用的傳感器的分類有按被測(cè)物理量進(jìn)行的分類，如測(cè)量力的力傳感器，測(cè)量速度的速度傳感器。也可按傳感器的工作原理或傳感過(guò)程中信號(hào)轉(zhuǎn)換的原理分類，這可分為結(jié)構(gòu)型和物性型。傳感器的分類

結(jié)構(gòu)型傳感器由敏感元件和變換器組成，敏感元件又叫彈性元件，如：梁、膜片、柱、簡(jiǎn)、環(huán)等可將力、重量、壓力、位移、扭矩、加速度等多種被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為中間變量（即非直接輸出量）。變換器將彈性敏感元件輸出的中間變量轉(zhuǎn)換成電參量的變化作為輸出量。所謂結(jié)構(gòu)型傳感器是指根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳感器。物性傳感器是根據(jù)傳感器敏感元件材料本身物理特性的變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。如壓電加速度計(jì)是利用了傳感器中石英晶體的壓電效應(yīng)，光敏電阻是利用材料在受光照作用下改變電阻的效應(yīng)等。它沒(méi)有中間轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，與結(jié)構(gòu)型對(duì)應(yīng)而言，它只有變換器。傳感器的分類

對(duì)于電量可直接檢測(cè)，而對(duì)于非電量的檢測(cè)實(shí)際上是非電量的電測(cè)，是將非電量轉(zhuǎn)換成電量再加以測(cè)量。按待測(cè)量來(lái)分類，大致可分為物理量、化學(xué)量和生物量三大類。

傳感器的分類

ThrottleAdjustmentSystems類別檢測(cè)量及檢測(cè)對(duì)象物理量機(jī)械量幾何量長(zhǎng)度、位移、應(yīng)變、厚度、角度、角位移運(yùn)動(dòng)學(xué)量速度、角速度、加速度、角加速度、振動(dòng)、頻率、時(shí)間力學(xué)量力、力矩、應(yīng)力、質(zhì)量、荷重流體量壓力、真空度、液位、粘度、流速、流量溫度溫度、熱量、比熱電量電流、電壓、電場(chǎng)、電荷、電功率、電阻、電感、電容、電磁波磁場(chǎng)磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度光光度、照度、色、紫外光、紅外光、可見光、光位移濕度濕度、露點(diǎn)、水分放射性射線X、化學(xué)量氣體、流體、固體分析、pH值、濃度生物量酶、微生物、免疫抗原、抗體光電導(dǎo)效應(yīng)基礎(chǔ)效應(yīng)

在光輻射作用下，材料的導(dǎo)電性發(fā)生變化，這種變化與光輻射強(qiáng)度呈穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種現(xiàn)象就是光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)IphvU霍耳效應(yīng)在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場(chǎng)B，在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓，如圖1中的VH，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，是由科學(xué)家愛德文·霍爾在1879年發(fā)現(xiàn)的。VH稱為霍爾電壓。

（a）霍爾效應(yīng)和霍爾元件這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，是因?yàn)橥姲雽?dǎo)體片中的載流子在磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛侖茲力的作用下，分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，因而形成一個(gè)電場(chǎng)，稱作霍爾電場(chǎng)?；魻栯妶?chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)力和洛侖茲力相反，它阻礙載流子繼續(xù)堆積，直到霍爾電場(chǎng)力和洛侖茲力相等。這時(shí)，片子兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓，其大小與激勵(lì)電流、磁場(chǎng)強(qiáng)度、材料有關(guān)。ThrottleAdjustmentSystems當(dāng)具有壓電效應(yīng)的材料受到沿一定方向的外力作用而變形時(shí)，在其某兩個(gè)表面上將產(chǎn)生極性相反的電荷。常見的壓力材料有石英晶體（又稱水晶）、鈮酸鋰（LiNbO3）、鎵酸鋰（LiGaO3），鍺酸鉍（Bi12GeO20）等單晶和經(jīng)極化處理的多晶體，如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PZT），還有高分子壓電薄膜聚偏二氟乙烯（PVDF），壓電半導(dǎo)體（ZnO、CdS）等。壓電效應(yīng)利用電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)控制半導(dǎo)體表面電流的效應(yīng)的稱為半導(dǎo)體表面場(chǎng)效應(yīng)。它是絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（如MOS場(chǎng)效應(yīng)管）基本的工作原理。如果這種控制作用隨環(huán)境氣體、溶液離子濃度等化學(xué)物質(zhì)而變化，則可構(gòu)成氣敏、離子敏、生物敏等半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)化學(xué)傳感器。半導(dǎo)體表面場(chǎng)效應(yīng)磁致伸縮效應(yīng)

磁致伸縮材料是一種鐵、鎳合金材料，被外界磁場(chǎng)磁化時(shí)，其體積或者長(zhǎng)度發(fā)生變化，這種現(xiàn)象被稱為磁致伸縮效應(yīng)。這一現(xiàn)象是磁致伸縮材料的內(nèi)部磁疇按照外界磁場(chǎng)磁化方向排列的對(duì)外的宏觀顯示。電致伸縮效應(yīng)

？1.半導(dǎo)體敏感材料半導(dǎo)體材料可以將多種非電量轉(zhuǎn)換為電量，無(wú)論是光、聲、熱、磁、氣、濕等都可以利用相應(yīng)的半導(dǎo)體材料進(jìn)行傳感，特別是硅半導(dǎo)體材料，工藝十分成熟，很容易將傳感器微型化、集成化、多功能和智能化。新型敏感材料2.光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維由三層構(gòu)成，其中央有個(gè)細(xì)芯稱為纖芯，直徑只有幾十微米，纖芯的外面有一層薄薄的包層，光纖最外層為保護(hù)層，其折射率大于包層，包層的折射率遠(yuǎn)小于纖芯這樣的構(gòu)造可以保證入射到光纖內(nèi)的光波以全反射的方式集中在纖芯內(nèi)傳輸。光在纖芯與包層的交界面上，無(wú)數(shù)次反射呈鋸齒形狀路線向前傳播，最后從光纖芯另一端傳出。新型敏感材料新型敏感材料3.高分子材料有機(jī)高分子的分子骨格幾乎都是由強(qiáng)化學(xué)鍵的鍵構(gòu)成的，高分子集合體固體的特征是非晶結(jié)構(gòu)，高分子材料在電氣特性上主要表現(xiàn)為絕緣性。不過(guò)高分子材料也可以作為敏感材料，主要可以用作壓電、熱釋電、光電材料等。如：電導(dǎo)性高分子薄膜、壓電式熱釋電材料（PVDF）。新型敏感材料4.石英晶體化學(xué)成分為SiO2，石英晶體俗稱水晶，理想形狀為六角錐體，是電絕緣的離子型晶體電解質(zhì)材料，具有壓電效應(yīng)、光的雙折射效應(yīng)等。新加工工藝1.薄膜加工工藝薄膜成膜的主要方法是蒸發(fā)、濺射以及化學(xué)氣相淀積。蒸發(fā)和濺射都需要在真空中進(jìn)行。薄膜成膜的主要設(shè)備是真空鍍膜機(jī)，真空鍍膜機(jī)的鐘罩為薄膜成膜提供真空環(huán)境。(1)蒸發(fā)：真空泵把淀積室（鐘罩）內(nèi)的氣壓抽至在1.33×10-2Pa以下，然后采用電阻加熱、電子轟擊等辦法加熱蒸發(fā)源材料，迫使蒸發(fā)材料表面的原子或分子離開材料表面，并淀積在基片上。蒸發(fā)材料可以是金屬、非金屬或熱穩(wěn)定性良好的化合物。(2)濺射：濺射是材料表面受到具有一定能量的離子的轟擊而發(fā)射的現(xiàn)象，其基本原理是利用電場(chǎng)作用將惰性氣體電離，而正離子將向陰極方向高速運(yùn)動(dòng)，撞擊陰極表面，把自己的能量傳遞給處于陰極的濺射材料的原子或分子逸出而淀積到基片上，形成所需要的薄膜。新加工工藝(3)化學(xué)氣相淀積(CVD)：使用加熱、等離子體和紫外線等各種能源，使氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)（熱解或化學(xué)合成）形成固態(tài)物質(zhì)淀積在襯底上的方法，叫作化學(xué)氣相淀積，簡(jiǎn)稱CVD技術(shù)?；瘜W(xué)氣相淀積的基本結(jié)構(gòu)主要包括：反應(yīng)氣體輸入部分、反應(yīng)激活能源供給部分和氣體排出部分。新加工工藝(4)分子束外延：所謂外延是指以某點(diǎn)為中心向外生長(zhǎng)，分子束外延（MBE）是一種利用分子射束在單晶襯底上生長(zhǎng)單晶層的外延方法。它已成為研制GaAs集成電路和集成光路不可缺少的技術(shù)，為表面物理、表面化學(xué)的基礎(chǔ)研究和研究新型傳感器提供了最佳環(huán)境和工藝條件。新加工工藝新加工工藝2.光學(xué)曝光微加工工藝在光學(xué)曝光加工中，一般需要具有一定圖形的掩模板（簡(jiǎn)稱掩模），掩模上的圖形區(qū)和非圖形區(qū)對(duì)光線的吸收和透射性不同，將光線照射在具有特定電路圖形的掩模上，就會(huì)將掩模上的電路圖形轉(zhuǎn)印到硅片的抗腐蝕劑上，然后通過(guò)顯影、刻蝕和淀積金屬等工藝，即可獲得集成電路的圖形布線。新加工工藝3.激光微細(xì)加工激光微細(xì)加工具有直接寫入、低溫處理等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在微電子、光電子、集成光學(xué)、光電集成電路等領(lǐng)域都能發(fā)揮廣泛的作用。激光微細(xì)加工方法主要有：激光輔助氣相淀積、激光輔助固相淀積、激光輔助液相淀積、激光輔助化學(xué)摻雜、激光退火。4.光纖制造技術(shù)石英玻璃光纖的制造工藝主要包括預(yù)制雙層超純石英玻璃光纖棒、拉絲制成光纖、涂覆。新型傳感器件1.光電位置傳感器件（PSD）光電位置傳感器是一種對(duì)入射到光敏面上的光點(diǎn)位置敏感的光電器件，其輸出信號(hào)與光點(diǎn)在光敏面上的位置有關(guān)。PIN型PSD的斷面結(jié)構(gòu)示意圖Ｐ層Ｉ層Ｎ層①②③新型傳感器件2.電荷耦合器件（CCD）當(dāng)光透過(guò)片子頂面或背面照到光敏元時(shí)，光敏元中便會(huì)因光子的轟擊而產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，即光生電荷。入射光越強(qiáng)則光生電荷越多，無(wú)光照的光敏元?jiǎng)t無(wú)光生電荷。通過(guò)轉(zhuǎn)移柵進(jìn)行電荷的轉(zhuǎn)移，根據(jù)輸出的先后則可以辨別出電荷包是從哪位光敏元來(lái)的，而且根據(jù)輸出的電荷量的多少，可知該光敏元的受光強(qiáng)弱。輸出電荷經(jīng)放大器放大后，變成一個(gè)個(gè)脈沖信號(hào)，電荷多，脈沖幅度大，電荷少，幅度小，這樣便完成了光電模擬轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了圖像信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。新型傳感器件3.光纖傳感器光纖位移傳感器是利用光纖傳輸光信號(hào)的功能，根據(jù)探測(cè)到的反射光的強(qiáng)度來(lái)測(cè)量被測(cè)反射表面的距離。光從光源耦合到輸入光纖射向被測(cè)物體，被測(cè)物體將入射光反射回另一根光纖（輸出光纖），光敏檢測(cè)器產(chǎn)生與接受到的光強(qiáng)成正比的電信號(hào)，被測(cè)物體與光纖探頭的距離同接受到的光強(qiáng)成對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此可以檢測(cè)出被測(cè)物體的位移量。新型傳感器件4.集成傳感器 集成傳感器是將敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、補(bǔ)償電路、控制電路或電源等制作在同一芯片上，使傳感器具有很高的性能。硅電容式集成傳感器集成溫敏傳感器集成磁敏傳感器

新型傳感器件機(jī)器人傳感器機(jī)器人傳感器是一種能把機(jī)器人目標(biāo)物的特征和參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量輸出的裝置。內(nèi)部、外部視覺、觸覺、接近覺、聽覺、嗅覺、味覺？？檢測(cè)元件旋轉(zhuǎn)變壓器

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系。

旋轉(zhuǎn)變壓器

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種精密角度、位置、速度檢出裝置

u1(t)=Umsinω0tu2(t)=Umcosω0t

ubr(t)=k[u1(t)cosθ+u2(t)sinθ]=kUmsin(ω0t+θ)旋轉(zhuǎn)變壓器由定子、轉(zhuǎn)子組成。定子的兩個(gè)繞組相互垂直。特性K為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的有效匝數(shù)比。轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的幅值Um不變，相位與轉(zhuǎn)角θ相同。激勵(lì)信號(hào)的角頻率ω0一般遠(yuǎn)高于工頻。正/余弦旋轉(zhuǎn)變壓器（XZ）、線性旋轉(zhuǎn)變壓器（XX）、比例旋轉(zhuǎn)變壓器（XL）特性激勵(lì)電壓30V以下激勵(lì)信號(hào)頻率：400Hz、（1、2、4）kHz摩擦力矩小10bit：0~1024（r/s）；12bit：0~260(r/s)；

14bit：0~65(r/s)；16bit：0~16.25(r/s)常用可編程正弦波振蕩器AD2S99和旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD2S80A組合使用。光柵柵距：0.002~0.005mm的物理光柵；柵距：0.004~0.025mm的計(jì)量光柵；直線式透射光柵、莫爾條紋式光柵計(jì)量光柵：透射、反射長(zhǎng)光柵、圓光柵組成光柵尺反射式光柵透射式光柵圓光柵摩爾條紋式光柵光柵是運(yùn)用光的衍射效應(yīng)來(lái)測(cè)量直線位移或角位移的光學(xué)傳感器。波繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播，也稱繞射。衍射時(shí)產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)，叫衍射圖樣。光的衍射摩爾條紋當(dāng)θ很小時(shí)，莫爾條紋的節(jié)距W為：W=ω/θ這表明莫爾條紋的節(jié)距是光柵柵距的1／θ倍。

條紋間距光柵尺

辨向光路設(shè)置電位器橋細(xì)分光柵尺信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)電路原理圖電路制作實(shí)物演示用分立元件設(shè)計(jì)并制作完整的光柵信號(hào)處理電路，實(shí)現(xiàn)直線光柵輸出信號(hào)的辨向、細(xì)分、計(jì)數(shù)功能。作業(yè)：光電碼盤（a）二進(jìn)制編碼盤(b)循環(huán)編碼盤光電編碼器光電編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式位置傳感器，在現(xiàn)代伺服系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用于角位移或角速率的測(cè)量，它的轉(zhuǎn)軸通常與被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸連接，隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。它能將被測(cè)軸的角位移轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼或一串脈沖。光電編碼器分為絕對(duì)式和增量式兩種類型。增量式光電編碼器

辨向、計(jì)數(shù)、分辨率光電編碼器的測(cè)量準(zhǔn)確度與碼盤圓周上的狹縫條紋數(shù)n有關(guān)，能分辨的角度α為：α=360°/n分辨率=1/n例如：碼盤邊緣的透光槽數(shù)為1024個(gè)，則能分辨的最小角度α=360°/1024=0.352°QDZ4096型的一圈輸出212個(gè)脈沖。所謂的脈沖辨向和計(jì)數(shù)。脈沖的辨向和計(jì)數(shù)既可用軟件實(shí)現(xiàn)也可用硬件實(shí)現(xiàn)。增量式光電編碼器A、B組脈沖相差90°A為前向脈沖，B為后向脈沖。三相中的另一相C0相為盤上的單獨(dú)一個(gè)窄縫一周只產(chǎn)生一個(gè)脈沖為原點(diǎn)零位脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。使用PLC采集數(shù)據(jù)可選高速計(jì)數(shù)模塊，使用工控機(jī)采集數(shù)據(jù)時(shí)，用高速計(jì)數(shù)板卡，使用單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，建議帶光耦的輸入端口。一般采用TTL電平。易于小型化，響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，掉電數(shù)據(jù)丟失，有誤差累積現(xiàn)象。ZG系列：ZG60、ZG100；LEC系列（LED燈）絕對(duì)式編碼器絕對(duì)式編碼器記憶物體的絕對(duì)位置、角度、圈數(shù)。徑向有若干同心碼道，每條碼道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成。接觸式、光電式、電磁式不要計(jì)數(shù)器，直接輸出數(shù)字碼。碼道越多，分辨率越高。可多轉(zhuǎn)絕對(duì)式編碼器常用GSB14-B、JX65-14、JX110-16型號(hào)絕對(duì)式編碼器循環(huán)碼盤（或稱格雷碼盤）光源格雷碼編碼軸的位置二進(jìn)制碼循環(huán)碼軸的位置二進(jìn)制碼循環(huán)碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000格雷碼格雷碼不是權(quán)重碼，每一位碼沒(méi)有確定的大小，不能直接進(jìn)行比較大小和算術(shù)運(yùn)算，也不能直接轉(zhuǎn)換成物理信號(hào)，要經(jīng)過(guò)一次碼變換，變成自然二進(jìn)制碼,再由上位機(jī)讀取。解碼的方法是用‘0’和采集來(lái)的4位格雷碼的最高位（第4位）異或，結(jié)果保留到4位，再將異或的值和下一位（第3位）相異或，結(jié)果保留到3位，再將相異或的值和下一位（第2位）異或，結(jié)果保留到2位，依次異或，直到最低位，依次異或轉(zhuǎn)換后的值（二進(jìn)制數(shù)）就是格雷碼轉(zhuǎn)換后自然碼的值.霍爾傳感器－速度測(cè)量霍爾器件分為:霍爾元件和霍爾集成電路兩大類，前者是一個(gè)簡(jiǎn)單的霍爾片，使用時(shí)常常需要將獲得的霍爾電壓進(jìn)行放大。后者將霍爾片和它的信號(hào)處理電路集成在同一個(gè)芯片上。型號(hào)Vcc/V線性范圍/mT

工作溫度/℃靈敏度S/mV/mT

靜態(tài)輸出電壓Vo/Vmintyp

maxmintyp

maxUGN35018～12±100－20～＋853.57.0－UGN35034.5～6±90－20～＋857.513.530.05

霍爾元件

它的霍爾電壓發(fā)生器由一對(duì)相距2.5mm的霍爾元件組成。使用時(shí)在電路背面放置一塊永久磁體，當(dāng)用鐵磁材料制成的齒輪從電路附近轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，一對(duì)霍爾片上產(chǎn)生的霍爾電壓相位相反，經(jīng)差分