傳感器與檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)_11

1、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。,長光柵 用于長度或直線位移的測(cè)量，刻線相互平行； 圓光柵 用來測(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的檢驗(yàn)。計(jì)

2、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=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)

3、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?。咳绾翁岣叻直媛?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

4、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。,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)碼來代替二進(jìn)制碼。,11.2編碼器（光電式）,它有以下特點(diǎn):n位循環(huán)碼碼盤, 具有2n種不同編碼,最小角度分辨力為1=360/2n. 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); 循環(huán)碼為無權(quán)碼,沒有累積誤差,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