【正文】 出反映了被測(cè)物的尺寸，如振動(dòng)測(cè)量。光電開關(guān)與光電斷續(xù)器都是用來檢測(cè)物體靠近、通過等狀態(tài)的光電傳感器。第十二章 數(shù)字式位置傳感器數(shù)字式位置測(cè)量 位置測(cè)量主要是指直線位移和角位移的精密測(cè)量。目前廣泛應(yīng)用的是角編碼器、光柵、感應(yīng)同步器、磁柵和容柵測(cè)量技術(shù)。數(shù)字式位置測(cè)量的特點(diǎn)a、將被測(cè)的位置量直接轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖個(gè)數(shù)或編碼，便于顯示和處理。b、測(cè)量精度取決于分辨力，和量程基本無關(guān)。c、輸出脈沖信號(hào)的抗干擾能力強(qiáng)。位置測(cè)量的方式(1) 直接測(cè)量和間接測(cè)量位置傳感器有直線式和旋轉(zhuǎn)式兩大類。直接測(cè)量：所測(cè)量的對(duì)象就是被測(cè)量本身。如：直接用于直線位移測(cè)量的直線光柵、帶型感應(yīng)同步器和長(zhǎng)磁柵等；直接用于角度位移測(cè)量的角編碼器、圓光柵、圓磁柵、圓盤形感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器及圓盤式電位器等。間接測(cè)量：位置傳感器測(cè)量回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)只是中間值，然后推算出與之相關(guān)的移動(dòng)部件的直線位移。如：絲杠上的旋轉(zhuǎn)式位置傳感器。(2) 增量式測(cè)量和絕對(duì)式測(cè)量增量式測(cè)量的特點(diǎn)是：只能獲得位移增量，輸出信號(hào)為脈沖，必須有零位標(biāo)志作測(cè)量起點(diǎn)。絕對(duì)式測(cè)量的特點(diǎn)是：每一個(gè)被測(cè)點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的編碼，以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式來表示。角編碼器又稱碼盤，是一種旋轉(zhuǎn)式位置傳感器，能將被測(cè)軸的角位移轉(zhuǎn)換成增量脈沖或二進(jìn)制編碼。可分為絕對(duì)式編碼器和增量式編碼器。碼道的圈數(shù)就是二進(jìn)制的位數(shù)，且高位在內(nèi)，低位在外。若是N位二進(jìn)制碼盤，就有N圈碼道，且圓周均分2的N次方個(gè)數(shù)據(jù)來分別表示其不同位置。分辨力A＝360度 / 2的N次方 分辯率＝ 1 / 2的N次方位數(shù)N越大，所能分辨的角度越小，測(cè)量精度就越高，要提高分辨力，就必須提高碼道數(shù)。為了消除非單值性誤差，可采用二進(jìn)制循環(huán)碼盤（格雷碼盤）增量式碼盤通常為光電編碼器。光電編碼器的輸出信號(hào)是脈沖形式，因此可以通過測(cè)量脈沖頻率或周期來測(cè)量轉(zhuǎn)速。M法：根據(jù)在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，編碼器所產(chǎn)生的脈沖數(shù)來確定速度。n＝60f/N＝60m1/NTc 編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生n個(gè)脈沖，Tc時(shí)間內(nèi)測(cè)到m1個(gè)脈沖 * M法適合轉(zhuǎn)速快的場(chǎng)合，如果Tc時(shí)間內(nèi)m1少，則精度下降T法：用編碼器所產(chǎn)生的相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間來確定被測(cè)速度的方法n＝60f/N＝60fc/Nm2 編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個(gè)脈沖，脈沖頻率為f，用已知標(biāo)準(zhǔn)頻率fc為時(shí)鐘，則編碼器輸出的兩個(gè)相鄰脈沖上升沿（或下降沿）之間的能填充的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘數(shù)為m2個(gè) 1 MHz ＝106 Hz l T法適合轉(zhuǎn)速較慢的場(chǎng)合，當(dāng)轉(zhuǎn)速快，測(cè)到m2少，精度會(huì)降低計(jì)量光柵可分為透射式光柵和反射式光柵二大類，均由光源、光柵副、光敏元件三大部分組成。計(jì)量光柵可分為長(zhǎng)光柵和圓光柵兩大類。長(zhǎng)光柵主要用于直線位移測(cè)量，又稱直線光柵；圓光柵主要用于角位移測(cè)量。計(jì)量光柵由標(biāo)尺光柵和指示光柵組成，莫爾條紋：亮帶和暗帶形成的明暗相間的條紋。莫爾條紋的特征：1． 莫爾條紋是由光柵的大量刻線組成的，對(duì)光柵刻劃誤差有平均作用，能在很大程度上消除刻劃不均形成的誤差。2． 當(dāng)二光柵沿著與柵線垂直的方向做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋則沿光柵刻線的方向移動(dòng)，二者運(yùn)動(dòng)方向互相垂直。光柵反向移動(dòng)，莫爾條紋也反向移動(dòng)。3． 莫爾條紋的間距是放大了的光柵柵距，隨光柵刻線夾角而改變，莫爾條紋間距L＝光柵柵距W/二光柵刻線夾角θ（單位弧度）180度＝派弧度 1度＝派/180 弧度4． 莫爾條紋移動(dòng)過的條紋數(shù)和光柵移過的條紋數(shù)相等。辨向原理在實(shí)際應(yīng)用中，無論光柵作正向移動(dòng)還是反向移動(dòng)，光敏元件均產(chǎn)生相同的正弦信號(hào)，無法辨向，所以用兩套光敏元件（sin和cos），以達(dá)到辨向的目的。細(xì)分技術(shù)細(xì)分電路能在不增加光柵刻線數(shù)的情況下提高光柵的分辨力，該電路能在一個(gè)W的距離內(nèi)等間隔地給出n個(gè)脈沖，細(xì)分后，光柵的分辨力有較大的提高。通常采用的細(xì)分方法有四倍頻細(xì)分法、十六倍頻細(xì)分法、計(jì)算細(xì)分法等。 公式 W（柵距）＝1/N 分辨力△＝W/n n為細(xì)分?jǐn)?shù)磁柵傳感器優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單，錄磁方便、易于安裝及調(diào)整測(cè)量范圍可達(dá)十幾米，不需接長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。磁柵可分為長(zhǎng)磁柵和圓磁柵兩大類。長(zhǎng)磁柵主要用于直線位移測(cè)量；圓磁柵主要用于角位移測(cè)量。鑒相處理：利用輸出信號(hào)的相位來反映磁頭的位移量或磁頭與磁尺的相對(duì)位置的信號(hào)處理方式。容柵傳感器：基于變面積工作原理的電容傳感器。直線位移：直線型和圓筒型容柵傳感器角位移：圓形容柵傳感器感應(yīng)同步器 (1) 直線式 → 測(cè)直線位移 (2) 圓盤式 → 測(cè)角位移標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)同步器用于較長(zhǎng)位移測(cè)量時(shí)，必須采用接長(zhǎng)技術(shù)。感應(yīng)同步器的勵(lì)磁方式分為：以滑尺勵(lì)磁，定尺取出感應(yīng)信號(hào)，另一類相反。感應(yīng)同步器的信號(hào)處理方式可分為：鑒相型、鑒幅型、脈沖調(diào)寬型。第十三章 檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)信噪比 單位dB US為有用信號(hào)電壓 UN為噪聲電壓 * 注 lg1＝0 lg10＝1 lg100＝2 信噪比為正，有用信號(hào)大于噪音；信噪比為負(fù)，有用信號(hào)小于噪音。測(cè)量過程中應(yīng)盡量提高信噪比，以減少噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，試圖用增加放大倍數(shù)的方法來減少干擾是于事無補(bǔ)的。常見的噪音干擾源：機(jī)械干擾、濕度及化學(xué)干擾、熱干擾、固有噪音干擾、電磁噪音干擾。固有噪聲干擾：在電路中，電子元件本身產(chǎn)生的，具有隨機(jī)性的、寬頻帶的噪聲為固有噪聲。如：電視機(jī)未接收到信號(hào)時(shí)屏幕上表現(xiàn)出的雪花干擾是由固定噪聲引起的。什么是電磁兼容EMC？ 指電子系統(tǒng)在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能正常工作的能力，不至于降級(jí)使用，而且還不允許產(chǎn)生超過規(guī)定的電磁干擾。電磁干擾的形成必須同時(shí)具備三項(xiàng)要素：干擾源、干擾途徑、敏感接收器。消除或減弱電磁干擾的措施：1．消除或抑制干擾源 電磁干擾的傳播途徑：路的干擾和場(chǎng)的干擾，路的干擾又稱傳導(dǎo)傳輸干擾，場(chǎng)的干擾又稱輻射傳輸干擾。消除印刷電路板上由泄漏電阻引起的一種辦法是使用接地保護(hù)環(huán)。干擾信號(hào)耦合方式：靜電電容耦合、電磁耦合、共阻抗耦合、漏電流耦合。干擾進(jìn)入測(cè)量電路的方式：差模方式、共模方式。差模干擾：干擾電壓與有效信號(hào)串聯(lián)疊加后作用到檢測(cè)裝置的輸入端的干擾。電磁耦合：當(dāng)二個(gè)電路之間有互感存在時(shí)，一個(gè)電路的電流變化，就會(huì)通過磁鉸鏈影響到另一個(gè)電路，從而形成干擾電壓。電磁兼容控制技術(shù)(1) 屏蔽技術(shù) a、靜電屏蔽 b、低頻磁屏蔽 c、電磁屏蔽 (2) 接地技術(shù) (3) 濾波技術(shù)屏蔽：利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電路包圍在其中，可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合干擾的方法。浮置電路基本消除了大地電位差引起的大地環(huán)流，抗干擾能力較強(qiáng)。濾波器是抑制交流差模干擾的有效手段之一。RC濾波器、交流電源濾波器、直流電源濾波器。光耦合技術(shù)一種電→光→電耦合器件，弱電控制強(qiáng)電都需要用。光耦合器的特點(diǎn)a、輸入、輸出回路絕緣電阻高（大于1010 Ω），耐壓超過1KV 。b、因?yàn)楣獾膫鬏斒菃蜗虻?，所以輸出信?hào)不會(huì)反饋和影響輸入端。c、輸入、輸出回路在電氣上是完全隔離的，能很好地解決不同電位、不同邏輯電路之間的隔離和傳輸?shù)拿?。檢測(cè)儀表附近存在一個(gè)漏感很大的50HZ的交流變壓器，該儀表的機(jī)箱和信號(hào)線必須采取低頻磁屏蔽。發(fā)現(xiàn)某檢測(cè)緩變信號(hào)的儀表輸入端存在50HZ的差模干擾，應(yīng)該采取在輸入端串接低通濾波器。在高頻情況下，地線的共阻抗不僅要考慮直流電阻，還要考慮集膚效應(yīng)和感抗。靜電屏蔽線或靜電屏蔽盒對(duì)低頻磁場(chǎng)不起作用。電磁屏蔽的干擾對(duì)象不是電場(chǎng)，而是高頻（40KHZ）以上的磁場(chǎng)。在電路的直流電源上加上RC或LC退耦濾波器是為了避免電源內(nèi)阻造成電路間互相干擾。 減小放大器的輸入電阻時(shí)，放大器受到的熱干擾減小，電磁干擾增大?？垢蓴_技術(shù)有時(shí)也稱為電磁兼容控制技術(shù)。熱干擾有哪些？克服措施有哪些？1．各種電子元件均有一定的溫度系數(shù)，溫度升高，電路參數(shù)會(huì)隨之改變，引起誤差。2．接觸熱電動(dòng)勢(shì)：由于電子元件多由不同金屬組成，當(dāng)它們互相連接組成電路時(shí)，在它們之間不可避免的產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，疊加在有用信號(hào)上引起測(cè)量誤差。3．元件長(zhǎng)期在高溫下工作時(shí)，將降低使用壽命，降低耐壓等級(jí)，甚至燒毀?？朔胧┯桑?，盡量選用低溫漂零件。2．在電路中考慮采取軟硬件溫度補(bǔ)償挫損。3．盡量采用低功耗。低發(fā)熱的元件。4．選用的元器件規(guī)格要有一定的余量。5．儀器的前置級(jí)應(yīng)該盡量原理發(fā)熱元件。6．加強(qiáng)散熱。7．采用熱屏蔽。