傳感器與檢測技術(shù)---第9章 數(shù)字式傳感器-全文預覽
【正文】 組成 , 如下圖 9 9所示 。 大多數(shù)編碼器都是單盤的 , 全部碼道則在一個圓盤上 , 但如要求有很高的分辨率時 , 碼盤制作困難 , 圓盤直徑增大 , 而且精度也難以達到 。 通常先將它轉(zhuǎn)換成二進制碼然后再譯碼 。 如果任一碼道刻劃有誤差 , 只要誤差不太大 , 只可能有一個碼道出現(xiàn)讀數(shù)誤差 , 產(chǎn)生的誤差最多等于最低位的一個比特 。 對于 n位循環(huán)碼碼盤 , 與二進制碼一樣 , 具有 2n種不同編碼 , 最小分辨率 α=360176。 主要是二進制碼當某一較高的數(shù)碼改變時 , 所有比它低的各位數(shù)碼需同時改變 。 ， 如要達到 1秒左右的分辨率 , 至少采用 20位的碼盤 。 這樣在測量時 , 只要根據(jù)碼盤的起始和終止位置 , 就可以確定角位移 , 而與轉(zhuǎn)動的中間過程無關(guān) 。 當光源將光投射在碼盤上時 , 轉(zhuǎn)動碼盤 , 通過亮區(qū)的光線經(jīng)狹縫后 , 由光敏元件所接收 。 它的主要部件是碼盤 ， 碼盤是由光學玻璃制成 , 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) 。 這種方法不可能得到高的細分數(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格要求 。 下面介紹電子細分法中常用的四倍頻細分法 , 這種細分法也是許多其它細分法的基礎 。 為了提高分辨力和測量比柵距更小的位移量 , 可采用細分技術(shù) 。 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 。 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 。 Uo— 為輸出信號中的平均直流分量 。 指示光柵比標尺光柵短得多 , 但兩者刻有同樣的柵距 , 使用時兩光柵互相重疊 , 兩者之間有微小的空隙 , 其中一片固定 , 另一片隨著被測物體移動 , 即可實現(xiàn)位移測量 。 見下圖所示 第 9章 數(shù)字式傳感器 光柵 1 光柵 2 BH W 第 9章 數(shù)字式傳感器 (3) 誤差的平均效應 莫爾條紋由光柵的大量刻線形成 , 對線紋的刻劃誤差有平均抵消作用 , 能在很大程度上消除短周期誤差的影響 。 例如 θ=10分 , 則 1/θ≈344, 即莫爾條紋寬度是柵距的 344倍 。 第 9章 數(shù)字式傳感器 二 ． 光柵測量原理 將兩塊柵距相等的光柵疊合在一起 ， 并使兩者的柵線之間相交一個微小的夾角 ,如圖 9 2所示 。 數(shù)字是傳感器發(fā)展歷史不長，種類也不太多，下面就常用的光柵傳感器、光電式編碼器和感應同步器加以介紹。 這些傳感器既可以測線位移 , 也可以測角位移 , 還可用來測長度 , 它們在自動檢測和自動控制中得到日益廣泛的應用 。目前常用的光柵每毫米刻成 2 50、 100、 250條線條。 ??WWBH ??2s in2（ 9 1） 第 9章 數(shù)字式傳感器 莫爾條紋的特點 : (1) 位移的放大作用 當光柵移動一個柵距 W時 , 莫爾條紋移動一個間距 BH, 因莫爾條紋的間距 BH與兩光柵線紋夾角 θ之間的關(guān)系為 : BH ≈W/θ 由此可知 ， θ越小 , BH越大 。 反之向上移動 。 標尺光柵的有效長度即為測量范圍 。 則 式中： uo——為光電元件輸出的電壓信號 。 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。 如圖 9–5所示 ， 從圖中波形的對應關(guān)
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