檢測17數(shù)字式傳感器(編輯修改稿)
2025-05-30 06:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 尺身 尺身安裝孔 掃描頭 （與移動部件固定） 掃描頭安裝孔 可移動電纜 光柵的外形及結(jié)構(gòu) 防塵保護罩的內(nèi)部為長 光 柵 掃描頭 （與移動部件固定） 光柵尺 可移動電纜 光柵的外形及結(jié)構(gòu)（續(xù)） 反射式光柵 透射式光柵 透射式圓光柵 固定 透射式計量光柵的工作原理 若將兩塊光柵 (主光柵、指示光柵 )疊合在一起，并且使它們的刻線之間成一個很小的角度 θ ，如下圖所示。在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過，形成亮帶；在兩光柵刻線的錯開處，由于相互擋光作用而形成暗帶。 在與光柵刻線垂直的方向，將出現(xiàn)明暗相間的條紋，這些條紋就稱為 莫爾條紋 。 光柵的刻線寬度 W 莫爾條紋的寬度 L 如果改變 θ角，兩條莫爾條紋問的距離 L也隨之變化。條紋間距 L與柵距 W和夾角 θ有如下關系： ??WWL ??2si n2 當指示光柵移動時 ， 莫爾條紋將會沿著這兩個光柵刻線夾角的平分線的平行方向移動 ， 光柵每移動一個 W， 莫爾條紋也移動一個間距 L。 θ越小 ， L越大 ， θ當小于 1176。 以后 ， 可使 LW， 即莫爾現(xiàn)象具有使柵距 放大的作用 。 因此 ， 讀出莫爾條紋的數(shù)目比讀光柵刻線的數(shù)目要方便得多 。 通過光柵柵距的位移和莫爾條紋位移的對應關系 ， 就可以容易地測量莫爾條紋移動數(shù) ， 獲取小于光柵柵距的微小位移量 。 莫爾條紋 光學放大作用舉例 有一直線光柵，每毫米刻線數(shù)為 50，主光柵與指示光柵的夾角 ? =?，則 分辨力 =柵距 =1mm/50==20?m （由于柵距很小，因此無法觀察光強的變化） 而莫爾條紋的寬度 L≈W/θ = （ ? *? ） = 由于較大（是柵距的 32倍），因此可以用小面積的光電元件“觀察”莫爾條紋光強的變化。 莫爾條紋 演示 莫爾條紋 特點 (1)、 位移的放大作用 ——莫爾條紋間距把柵距放大了（ 1/θ ）倍 , 提高了測量的靈敏度， 該特點為利用光柵測位移的基本理論依據(jù) 。 (2)、 位移的嚴格對應關系 ——莫爾條紋的移動方向和移過的條紋數(shù)與柵距的移動方向（指示光柵的移動方向）和移過的柵距個數(shù)嚴格一一對應， 該特點為利用光柵測位移提供了現(xiàn)實保證 。 (3)、 誤差的平均效應 ——莫爾條紋由光柵的大量刻線形成 , 對個別線紋的刻劃誤差有平均抵消作用， 根據(jù)該特點應適當增加光柵柵線密度。 1） ． 光電轉(zhuǎn)換 莫爾條紋需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路才能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號 。光柵傳感器的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由聚光鏡和光敏元件組成 ， 如右圖 (a)所示 。 當兩塊光柵作相對移動時 ， 光敏元件 測量電路 上的光隨莫爾條紋移動而變化 。 在 a處兩光柵刻線重疊 ， 透過的光強最大 ， 光電元件輸出的電信號也最大； c處由于光被遮去一半 ， 光強減??；d處的光全被遮去的成全黑 ， 光強為零；若光柵繼續(xù)移動 ， 透射到光敏元件上的光強又逐漸增大 ， 因而形成了如上圖 (b)所示的輸出波形 。 光敏元件輸出的波形可近似用如下公式描述： 式中 U0 — 輸出信號的直流分量； Um — 輸出信號的交流信號幅值； x — 光柵的相對位移量。 ????????WxUUUm ?2s in0 2） ． 辨向原理 為了辨別主光柵是向左還是向右移動 ， 可在相隔 1/4條紋間的位置上安裝兩只光敏元件 ， 這兩只光敏元件輸出信號 U U2的相位差將為π/2， 可以根據(jù)它們超前 /滯后的關
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