現(xiàn)代檢測第5章光電式傳感器-資料下載頁
2025-04-30 01:35本頁面
【正文】 ″ ② 量程大：透射式 光柵尺長（ 1~3米），反射式 幾十米 ~幾百米 ③響應(yīng)快：可用于動(dòng)態(tài)測量 ④增量式：增量碼測量 → 計(jì)數(shù) 斷電 →數(shù)據(jù)消失 ⑥成本高：電路復(fù)雜 原理：位移 → 指示光柵移動(dòng) → 摩爾條紋 移動(dòng) → 計(jì)數(shù)測量 特點(diǎn)： ⑤要求高：對(duì)環(huán)境要求高 →溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)、移動(dòng)精度 光柵傳感器結(jié)構(gòu) 透射式 光源與光電元件在兩側(cè) →透射光 反射式 光源與光電元件同一側(cè) →反射光 組成： 1 – 主光柵尺（定光柵） 4 – 透鏡 2 – 指示光柵（動(dòng)光柵） 5 – 光源 3 – 光電元件 透射式光柵 （ 封閉式： ）： 原理：光源 → 指示光柵 → 透射 → 主光柵 →光電元件 德國 Heidenhain（海德漢）： 量程 270mm， 分辨力 1nm 量程 1440mm，分辨力 ?m 照明 光柵傳感器結(jié)構(gòu) 反射式光柵： 原理：光源 → 主光柵 → 反射 → 指示光柵 → 光電元件 組成： 1 – 主光柵尺（定光柵） 2 – 指示光柵（動(dòng)光柵） 3 – 光電元件 4 – 透鏡 5 – 光源 英國 Renishaw（雷尼紹）： 量程：任意 分辨力： ?m ?m 光柵傳感器結(jié)構(gòu) 直線型 ：動(dòng)光柵直線移動(dòng) → 測量直線位移 旋轉(zhuǎn)型 ：動(dòng)光柵旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) → 測量旋轉(zhuǎn)角度 （主光柵一般為直尺形，莫爾條紋為直線形 ） 主光柵為圓環(huán)形 →旋轉(zhuǎn)光柵 主光柵為圓盤形 → 圓光柵 （莫爾條紋為圓 /弧形） （莫爾條紋為直線形） 運(yùn)動(dòng) 直線型： 旋轉(zhuǎn)型： 圓光柵 光柵：兩塊，徑向刻線，柵距角相同，偏心疊合 條紋寬度不是定值，隨位置不同而不同： 在沿著偏心方向上，條紋近似地平行于柵線，稱縱向莫爾條紋 其他位置上，稱為斜向莫爾條紋 條紋：在不同區(qū)域柵線的交角不同， 不同曲率半徑 圓弧形莫爾條紋 轉(zhuǎn)動(dòng)：圓弧摩爾條紋徑向輻射移動(dòng)。 1. 徑向圓光柵 圓光柵 2. 切向光柵 光柵：兩塊光柵，切向刻線（基圓）， 切向相同，柵距角相同 基圓半徑不同，柵線面相對(duì)同心疊合， 條紋：是以光柵中心為圓心的同心圓簇 環(huán)形莫爾條紋 寬度也不是定值，隨位置不同而不同。 轉(zhuǎn)動(dòng)： 圓弧摩爾條紋徑向輻射移動(dòng)。 特點(diǎn)：具有全光柵平均效應(yīng)，用于高精度角度測量和分度。 圓光柵 光柵：兩塊光柵，環(huán)形刻線， 完全相同，偏心疊合， 3. 環(huán)形光柵 條紋：近似直線并成輻射方向 輻射形莫爾條紋。 轉(zhuǎn)動(dòng)： 輻射摩爾條紋周向轉(zhuǎn)動(dòng)。 光柵傳感器的電路系統(tǒng) 1. 光電轉(zhuǎn)換 光電元件：硅光電池 、光電二極管 )/2s in (0 WxUUu m ???（直流分量 +正弦信號(hào)） 光柵輸出：光強(qiáng)信號(hào) → 明暗條紋 → 同步移動(dòng) 一點(diǎn)觀察：光柵移動(dòng) → 光強(qiáng)變化 電路職能：計(jì)數(shù)、辨向、細(xì)分； 光柵傳感器的電路系統(tǒng) 2. 辨向原理 兩個(gè)光電元件 → 相距 B/4。 正向移動(dòng)： 兩路信號(hào) → 相位差 π/2 →正弦 +余弦。 整形 → 方波 → 微分 → 窄脈沖 反向移動(dòng)： u1正脈沖， u2高電平 → Y1輸出 → 正計(jì)數(shù) u1負(fù)脈沖， u2低電平 → Y2無輸出 u1正脈沖， u2高電平 → Y1無輸出 u1負(fù)脈沖， u2低電平 → Y2輸出 → 負(fù)計(jì)數(shù) 光柵傳感器的電路系統(tǒng) 1個(gè)計(jì)數(shù)值 → 1個(gè)條紋寬度 → 1個(gè)柵距 → 分辨力 兩個(gè)光電元件 → 兩路信號(hào) (sin,cos) → 處理 → 2個(gè)脈沖 /柵距 2個(gè)光電元件 → 信號(hào)反向 → 4路信號(hào) (177。 sin, 177。 cos) → 處理 → 4個(gè)脈沖 /柵距 4個(gè)光電元件 → 4路信號(hào) (177。 sin, 177。 cos) → 處理 → 4個(gè)脈沖 /柵距 3. 細(xì)分技術(shù) 4路信號(hào)（ 177。 sin, 177。 cos） → 電橋 → 過零比較器 → 多個(gè)脈沖（ 12~60） 分辨力： 取決于柵距 → 刻線多少（ 50條 /mm， ） → 細(xì)分 (1) 二倍頻細(xì)分： (2) 四倍頻細(xì)分： (3) 電橋細(xì)分： (4) 電平切割細(xì)分： (5) 其他方法： 4路信號(hào)（ 177。 sin, 177。 cos） → 比較器 → 電平幅值切割 → 多個(gè)脈沖（ 40~100） 零位光柵 光柵輸出信號(hào)：增量碼 → 無絕對(duì)零位 零位光柵 ：在光柵特定區(qū)域單獨(dú)刻劃標(biāo)志刻線 以此電作為光柵的絕對(duì)零位 單刻線：一條透光狹縫，寬度相同 近似三角波 →信噪比低，匹配難 絕對(duì)零位：基準(zhǔn) /標(biāo)志 → 絕對(duì)碼測量 多刻線：一組不等間距、不等寬度條紋 對(duì)稱尖脈沖 →定位精度高 思考題 簡述幾何光學(xué)的四個(gè)定律。 什么叫光的干涉、衍射、輻射與吸收？ 簡述光電式傳感器的組成及特點(diǎn)。 傳感器用光源有什么特點(diǎn)？常用哪些光源？ 簡述光電探測器的原理、特點(diǎn)和基本類型。 簡述弱信號(hào)探測方法。 簡述激光傳感技術(shù)的原理、方法。 什么叫紅外線、大氣窗口？紅外線是什么？ 簡述紅外輻射的基本定律。 簡述紅外探測器的原理、種類、特點(diǎn)、應(yīng)用。 1舉例說明光電傳感器的應(yīng)用。 參考資料 （插 圖）
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