傳感器技術(shù)及其應(yīng)用((-資料下載頁(yè)
2025-01-20 02:30本頁(yè)面
【正文】 圖(d)） 。 設(shè)每一個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)為 n,則位移 x與輸出信號(hào) n的關(guān)系為 ? x=NN′M′S=nS ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 37 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 式中： N——掃過(guò) CCD視場(chǎng)的刻線(xiàn)數(shù)； ? N′——光柵相鄰兩刻線(xiàn)間對(duì)應(yīng)的線(xiàn)陣 CCD像素?cái)?shù)； ? M′——后續(xù)電路或計(jì)算機(jī)軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行的插值細(xì)分?jǐn)?shù)； ? S—— 位移脈沖當(dāng)量 ,即單位脈沖信號(hào)代表的光柵相對(duì)位移量。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 38 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 光柵傳感器的誤差 單件光柵的誤差是由刻劃工藝和刻劃設(shè)備決定的。計(jì)量光柵大多數(shù)是在構(gòu)成莫爾條紋的情況下使用。由于莫爾條紋的平均誤差作用 ,使局部刻劃誤差的影響大大減小。 設(shè)光電接收元件所覆蓋的光柵刻線(xiàn)總數(shù)為 N,單個(gè)柵距誤差為 δ,則可利用式 ()粗略地描述平均誤差與單個(gè)柵距誤差之間的關(guān)系。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 39 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 因?yàn)槌Ｓ脰啪?w為 ～ ,若取光電池尺寸為 10 mm,則 ? ? 平均誤差 Δ為 ? 10 00~20220 ??wN??? )321~141(????N? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 40 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 因此 ,其平均誤差 Δ很小 。 實(shí)際上莫爾條紋變化一周 ,只移動(dòng)一個(gè)柵距 ,也就是在 200～1000條刻線(xiàn)中只改變了一條刻線(xiàn) ,因此單個(gè)柵距誤差的影響實(shí)際上比式 （ ） 的還小 。 ? 長(zhǎng)光柵柵距誤差一般水平為微米 （ μm） 數(shù)量級(jí) ,圓光柵為秒 （ ″） 數(shù)量級(jí) . ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 41 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 透射直讀式光路 ? 將圖 5采用四極硅光電池作為光電轉(zhuǎn)換元件 ,就構(gòu)成四細(xì)分直讀式分光系統(tǒng) 。 把形成的橫向莫爾條紋寬度 B調(diào)整到等于四極硅光電池的寬度 S（ 見(jiàn)圖 (c)） ,這樣莫爾條紋變化一個(gè)條紋寬度 B,四極硅光電池依次就輸出四路相位依次相差 π／ 2的電信號(hào) （ 如圖 ） ,四路電信號(hào)相當(dāng)于對(duì)莫爾條紋信號(hào)進(jìn)行四細(xì)分 。這種光路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,位置緊湊 ,調(diào)整使用方便 ,目前廣泛應(yīng)用于粗柵距的黑白透射光柵傳感器中 . 常用光學(xué)系統(tǒng) ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 42 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 反射直讀式光路 ? 反射直讀式光路如圖 。光源 1經(jīng)聚光鏡 2成平行光束并以一定角度通過(guò)場(chǎng)鏡 3射向指示光柵 4,莫爾條紋是金屬制成的標(biāo)尺光柵 5反射回來(lái)的光線(xiàn)與指示光柵 4相互作用形成的 ,由光電元件 6接收莫爾條紋并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這種光路常用于黑白反射光柵傳感器中。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 43 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 反射直讀式光路 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 44 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 反射積分式光路 ? 反射積分式光路如圖 。 只用一只閃耀光柵作主光柵 ,沒(méi)有指示光柵 。 光源 1發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡 2變成平行光束垂直入射到分光鏡 3上 ,經(jīng)過(guò)半透分光面時(shí)被分成 CD、 CE兩束光并垂直射到具有等腰三角形柵線(xiàn)的閃耀光柵 4上 A、B兩點(diǎn)的線(xiàn)槽面時(shí) ,最大強(qiáng)度的衍射光將沿原路反射回分光鏡 3,在分光面處相遇產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 ,其干涉條紋經(jīng)透鏡 5由光電元件 6接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 。 這種光學(xué)系統(tǒng)具有光學(xué)四細(xì)分的作用 ,分辨力較高 。 例如 ， 柵線(xiàn)密度為 600線(xiàn)／ mm時(shí) ，干涉條紋變化一個(gè)周期就相當(dāng)于光柵移動(dòng)量為 Δw=1／ 4 1／ 600=。 這種光路只用于細(xì)柵距的反射式閃耀光柵傳感器中 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 45 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 反射積分式光路
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