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光栅种类 玻璃透射光栅 制作方法：在玻璃表而上制成透明与不透明间 隔相等的线纹。 制造工艺：在玻璃表面感光材料的涂层上或金属镀膜上刻成光栅线纹，也可刻蜡、腐蚀、涂黑工艺的。 特 点： 1）光源可以采用垂直入射，光电元件可直接接受光信号，信号幅度大，读数头结构简单。 2）刻线密度较大，常用100条线／mm，栅距0.0lmm，经过电路细分，可做到微米级的分辨率。 金属反射光栅 制作方法：在钢尺或不锈钢带的镜面上用照相腐蚀工艺制作，或用钻石刀直接刻划制作光栅线纹。常用的刻线密度为：4、10、25、40、50条／mm。 特 点： 1）标尺光栅的线膨胀系数可做到与机床材料一致。 2）标尺光栅的安装和调整方便。 3）易于接长或制成整根的钢带长光栅。 4）不易碰碎。 5）分辨率比透射光栅低。 5.3.1光栅检测的工作原理 透射直线式光栅原理图 a 结构图 b 输出波形 1-灯泡 2-透镜 3-指示光栅 4-标尺光栅 5-光电元件 6-读数头 摩尔条纹的作用 5.3.2 光栅测量装置的数字变换 从上分析可知，光栅移动一个栅距ω，莫尔条纹移动了一个条 纹间距W。电压输出按正弦函数周期变化，通过电路整形处理， 变成脉冲输出。脉冲数和条纹数与移过的栅距数一一对应。故 有： X N ω其中： X——位移量 N——条纹数 ω——栅距光栅传感器实现了位移量由非电量到电量的转换，但为了辨 别位移的方向，提高测量精度及数字显示，要把传感器输出的信 号输入显示表做进一步处理。1）辨向原理 位移是有方向的，当工作台正向移动时，得到的脉冲数累 加，反向移动时从已累加的脉冲数减去反向移动的脉冲数。 光栅测量系统图 5.4.1 磁性标尺 磁性标尺是在非导磁材料如铜、不锈钢、玻 璃或其他合金材料的基体上，用涂敷、化学沉积 或电镀的一层10～20um的导磁材料（Ni-Co或 Fe-Co合金），在它的表面上录制相等节距周期 变化的磁信号。为了防止磁头对磁性膜的磨损， 通常在磁性膜上涂一层厚1～2mm的耐磨塑料保护 层。 5.4.3 检测线路 磁尺检测是模拟量测量，必须和检测电路相配合才能检测。它由激磁电路、读取信号滤波、放大、整形、倍频、细分、数字化和计数等线路组成。检测方法不同，可分为鉴幅、鉴相两种。 5.5 旋转变压器位移检测装置 旋转变压器是一种角度测量元件，它是一种小型交流 电机。 组成：在结构上与两相绕组式异步电动机相似，由定 子和转子组成，定子绕组为变压器的原边，转子绕组 为变压器的副边。 激磁电压接定子绕组，激磁频率通常为400H、500H、 1000H、3000H、5000H； 特点：1）结构简单、动作灵敏； 2）对环境无特殊要求，维护方便； 3）输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。 旋转变压器结构简图 工作原理： 当激磁电压U1加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组中将产生感应电压，由于转子是可以旋转的，当转子绕组磁轴转到与定子绕组磁轴垂直时，如图（a）所示，激磁磁通不穿过转子绕组的横截面，因此，感应电压U2为0。当转子绕组磁轴自垂直位置转过任意角度时，转子绕组的产生的感应电压U2为： 激磁电压：U1 Um sinωt 感应电压：U2 KU1sinθ K Um sinωt sinθ  5.5.2 相位工作方式（鉴相） 5.5.3 鉴幅工作方式 习题6： 1）接触式码盘码道10个，当前位置输出 的编码数为1001100010，求相对0点转过多少角度？ 2）用光栅测量位移，光栅发出50000时，测得距离为225mm，光栅的分辨率是多少？ 1 鉴幅型系统工作原理两组磁头通以同频、同相、同幅值的激磁电流，由于两组磁头的安装位置相差（n+1/4）λ,因此检波整形后的方波相差90°相位。得： 将其中一组方波微分变成脉冲信号，另一组方波作为与门G1、G2的开门信号，送入计数器计数，则可把检测信号数字化。鉴幅电路检测的脉冲数等于磁头在磁尺上移动的节距数。其分辨率受录磁节距限制，为进一步提高分辨率要采用复杂的倍频电路，故不常采用。 2 鉴相型系统工作原理 两组通以同频、同幅值但相位相差π/2的激磁电流，两组磁头的安装位置相差（n+1/4）λ。 输出为出电压为： u的相位与x有关，将它放大整形变成方波后，进入鉴相电路，在鉴相电路中，把它和基本方波的相位相比较， u1、u2在求和的电路中相加得 鉴相内插电路原理图 若相位不同，则在两方波的上升沿之间插入频率为2MHz的脉冲；两波相位差越大，插入脉冲越多，两波相位差为零，无插入脉冲，这样就可检测位移量x的值，检测精度可达1~0.1μm。 下一页 上一页 返回 3 多间隙磁头 使用单个磁头的输出信号很小，实际使用中常将几个到几十个磁头以一定的方式联接起来，组成多间隙磁头