傳感器與檢測技術(shù)---第9章 數(shù)字式傳感器-文庫吧
2024-10-04 10:44 本頁面
【正文】 當(dāng)光柵位移一個柵距 W, 波形就變化一周 , 這時相應(yīng)條紋移動一個條紋寬度 BH。 因此只要記錄波形變化周數(shù) (即條紋移動數(shù) )n, 就可知道光柵的位移 x。 x=n W （ 9 3） 將輸出的電壓信號經(jīng)過放大 、 整形變?yōu)榉讲?, 經(jīng)微分電路轉(zhuǎn)換成脈沖信號 , 再經(jīng)過辨向電路和可逆計數(shù)器計數(shù) , 則可以數(shù)字形式實時地顯示出位移量的大小 。 四 ． 位移是向量 , 因而對位移量的測量 , 除了確定大小之外 , 還應(yīng)確定其方向 。 第 9章 數(shù)字式傳感器 其方法是在相隔 1/4條紋間距的位置上放置兩個光電元件 , 得到兩個相位差 π/2的電信號 u1和 u2， 經(jīng)過整形后得兩個方波信號 u1ˊ和 u2ˊ。 如圖 9–5所示 ， 從圖中波形的對應(yīng)關(guān)系可看出 , 當(dāng)光柵沿 A方向移動時 , u1ˊ經(jīng)微分電路后產(chǎn)生的脈沖 ，正好發(fā)生在 u2ˊ的 “ 1”電平時 , 從而經(jīng) Y1輸出一個計數(shù)脈沖 。 而 u1ˊ經(jīng)反相并微分后產(chǎn)生的脈沖 ， 則與 u2ˊ的 “ 0”電平相遇 , 與門 Y2被阻塞 , 故 Y2無脈沖輸出 。 同理可知 ， 當(dāng)光柵沿 A反方向移動時 ， 與門 Y1無脈沖輸出 ， 與門 Y2輸出一個計數(shù)脈沖 。 這樣就可以根據(jù)運動方向正確的給出加計數(shù)脈沖或減計數(shù)脈沖 , 再將其輸入可逆計數(shù)器 ，就可實時顯示出相對于某個參考點的位移量 。 第 9章 數(shù)字式傳感器 五 ． 在前面討論的光柵測量原理中可知 , 以移過的莫爾條紋的數(shù)量來確定位移量 , 其分辨力為光柵柵距 。 為了提高分辨力和測量比柵距更小的位移量 , 可采用細(xì)分技術(shù) 。 所謂細(xì)分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內(nèi) , 發(fā)出若干個脈沖 , 以減小脈沖當(dāng)量 , 如一個周期內(nèi)發(fā)出 n脈沖 , 即可使測量精度提高 n倍 , 而每個脈沖相當(dāng)于原來柵距的 1/n。 由于細(xì)分后計數(shù)脈沖頻率提高了 n倍 , 因此也稱之為 n倍頻 。 細(xì)分方法有機(jī)械細(xì)分和電子細(xì)分兩類 。 下面介紹電子細(xì)分法中常用的四倍頻細(xì)分法 , 這種細(xì)分法也是許多其它細(xì)分法的基礎(chǔ) 。 第 9章 數(shù)字式傳感器 在上述辨向原理中可知 , 在相差 BH/4位置上安裝兩個光電元件 , 得到兩個相位相差 π/2的電信號 。 若將這兩個信號反相就可以得到四個依此相差 π/2的信號 , 從而可以在移動一個柵距的周期內(nèi)得到四個計數(shù)脈沖 , 實現(xiàn)四倍頻細(xì)分 。 也可以在相差 BH/4位置上安放四個光電元件來實現(xiàn)四倍頻細(xì)分 。 這種方法不可能得到高的細(xì)分?jǐn)?shù) ， 因為在一個莫爾條紋的間距內(nèi)不可能安裝更多的光電元件 , 但它有一個優(yōu)點 , 就是對莫爾條紋產(chǎn)生的信號波形沒有嚴(yán)格要求 。 第 9章 數(shù)字式傳感器 數(shù)字編碼器 一 ． 概述 將機(jī)械轉(zhuǎn)動的模擬量 （ 位移 ） 轉(zhuǎn)換成以數(shù)字代碼形式表示的電信號 , 這類傳感器稱為編碼器 。 編碼器 增量式編碼器 (脈沖盤式編碼器 ) 絕對式編碼器 (碼盤式編碼器 ) 電磁式編碼器 接觸式編碼器 光電式編碼器 下面主要介紹光電式編碼器 非接觸式編碼器 第 9章 數(shù)字式傳感器 二 ． 光電式編碼器 光電式編碼器的結(jié)構(gòu) 光電式編碼器主要由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的編碼圓盤（ 碼盤 ） 、 狹縫以及安裝在圓盤兩邊的光源和光敏元件等組成 。 其基本結(jié)構(gòu) 如圖 9 6所示 。 它的主要部件是碼盤 ， 碼盤是由光學(xué)玻璃制成 , 其上刻有許多同心碼道 , 每條碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分 , 即亮區(qū)和暗區(qū) 。 其碼盤構(gòu)造 如圖 9 7所示 。 第 9章 數(shù)字式傳感器 光電式變碼器的工作原理
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