傳感器與檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ) 11

主要內(nèi)容:光柵傳感器編碼器感應(yīng)同步器概述數(shù)字式傳感器能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換為數(shù)字量，這樣就不需要A/D轉(zhuǎn)換，直接用數(shù)字顯示。與模擬傳感器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度和分辨率高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，便于與微機(jī)接口，適宜遠(yuǎn)距離傳輸

光柵傳感器主要用于長(zhǎng)度和角度的精密測(cè)量以及數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測(cè)等，在坐標(biāo)儀和數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。長(zhǎng)光柵用于長(zhǎng)度或直線位移的測(cè)量，刻線相互平行；圓光柵用來(lái)測(cè)量角度或角位移，在圓盤玻璃上刻線；11.1光柵式傳感器

1.計(jì)量光柵的種類

光柵按照工作原理和用途，可分為物理光柵和計(jì)量光柵。物理光柵利用光柵的衍射現(xiàn)象，主要用于光譜分析和光波波長(zhǎng)的檢驗(yàn)。計(jì)量光柵利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象，主要用于線位移和角位移的檢測(cè)。光柵放大圖

結(jié)構(gòu)：明暗相間、等間距分布的細(xì)小條紋a+b=w稱為光柵的柵距，也稱光柵常數(shù)。11.1光柵式傳感器

1.計(jì)量光柵的種類11.1光柵式傳感器2.莫爾條紋

莫爾條紋的形成是由兩塊光柵的遮光和透光效應(yīng)形成的。11.1光柵式傳感器2.莫爾條紋

如果兩個(gè)光柵柵距相等，W=0.02mm，其夾角θ=0.1°，莫爾條紋的寬度B=11.43㎜，那么莫爾條紋的放大倍數(shù)K=？

莫爾條紋測(cè)位移具有以下三個(gè)方面的特點(diǎn)：位移放大作用

運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)系誤差平均效應(yīng)11.1光柵式傳感器

3.光柵傳感器（原理）

光柵傳感器作為一個(gè)完整的測(cè)量裝置包括光柵讀數(shù)頭、光柵數(shù)顯表兩大部分。光柵讀數(shù)頭利用光柵原理把輸入量（位移量）轉(zhuǎn)換成響應(yīng)的電信號(hào)；光柵數(shù)顯表實(shí)現(xiàn)細(xì)分、辯相和顯示功能。11.1光柵式傳感器3.光柵傳感器光柵讀數(shù)頭光柵傳感器構(gòu)成原理

可分為整形放大電路、細(xì)分電路、辯相電路及數(shù)字顯示電路。相距B/4放置2個(gè)光電元件(見(jiàn)p199)

11.1光柵式傳感器3.光柵傳感器光柵數(shù)顯表分辨率的大??？如何提高分辨率11.1光柵式傳感器

3.光柵傳感器光柵數(shù)顯表辨向電路原理框圖辨向電路各點(diǎn)波形

四倍頻細(xì)分電路原理框圖11.1光柵式傳感器3.光柵傳感器

細(xì)分與末分比較11.2編碼器

將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的模擬量（位移）轉(zhuǎn)換以數(shù)字代碼形式表示的電信號(hào)，具有高精度、高分辨率和高可靠性被廣泛用于各種位移的測(cè)量。編碼器可分為脈沖盤式（增量編碼器）和碼盤式（絕對(duì)編碼器）編碼器脈沖盤式（增量編碼器）碼盤式（絕對(duì)編碼器）接觸式編碼器電磁式編碼器光電式編碼器11.2編碼器（光電式）

分辨率的大??？有時(shí)會(huì)產(chǎn)生粗大誤差，為什么？

采用二進(jìn)制編碼，任何微小的制作誤差，都可能造成讀數(shù)的粗大誤差。為了消除誤差可以采用循環(huán)碼來(lái)代替二進(jìn)制碼。十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制碼循環(huán)碼十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制碼循環(huán)碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000

11.2編碼器（光電式）它有以下特點(diǎn):①n位循環(huán)碼碼盤,具有2n種不同編碼,最小角度分辨力為θ1=360°/2n.②循環(huán)碼碼盤轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時(shí),編碼中只有一位發(fā)生變化.因此不會(huì)產(chǎn)生粗誤差,即可以把誤差控制在±1個(gè)字之內(nèi);③循環(huán)碼為無(wú)權(quán)碼,沒(méi)有累積誤差如果想將精度作的很高，需要采用雙盤編碼器11.2編碼器（光電式）11.3感應(yīng)同步器

感應(yīng)同步器是利用兩個(gè)平面型印刷電路繞組的互感隨相對(duì)位置不同而變化的原理，將直線位移或角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這類繞組類似變壓器的原邊繞組和副邊繞組，所以又稱為平面變壓器。

感應(yīng)同步器可分為直線型和旋轉(zhuǎn)型，分別用于直線位移和角位移的測(cè)量。

V2

定尺

滑尺

正弦繞組

Vs

Vc

余弦繞組

11.3.1感應(yīng)同步器（長(zhǎng)感應(yīng)同步器）11.3.1感應(yīng)同步器（圓感應(yīng)同步器）11.3.2信號(hào)的處理方式信號(hào)的處理方式可分為鑒相和鑒頻(鑒相方式)

劃尺的正余弦在空間位置上錯(cuò)開(kāi)1/4標(biāo)尺的節(jié)距，激勵(lì)時(shí)加上等幅等頻，相位差為900的交流電壓，即分別以sinwt和coswt來(lái)激勵(lì)，根據(jù)感應(yīng)電勢(shì)的相位來(lái)鑒別位移量，故叫做鑒相型。當(dāng)正弦繞組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，激勵(lì)電壓，感應(yīng)電勢(shì)為當(dāng)正弦繞組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，激勵(lì)電壓，感應(yīng)電勢(shì)為根據(jù)疊加原理可以得到總的感應(yīng)其中

11.3.2信號(hào)的處理方式11.3.2信號(hào)的處理方式（鑒幅方式）當(dāng)正弦繞組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，激勵(lì)電壓，感應(yīng)電勢(shì)為當(dāng)正弦繞組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，激勵(lì)電壓，感應(yīng)電勢(shì)為根據(jù)疊加原理可以得到總的感應(yīng)

滑尺定尺機(jī)床

Vs