光栅传感器的测量电路.ppt

计量光栅按用途分：长光栅和圆光栅 8.2 磁栅数字式传感器 磁栅数字式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成 8 .2 .1 磁栅的结构和种类 磁栅分为：长磁栅和圆磁栅两大类 8.2.2 磁头的结构和种类 磁栅上的信号先由录磁头录好，然后由读磁头将磁信号读出。 读磁头按读取信息的方式分为：动态磁头和静态磁头。 8.2.3 磁栅传感器的信号处理 1 . 鉴幅方式 2 . 鉴相方式 8.2.4 磁栅传感器的应用 8.3 感应同步器与编码器 8.3.1 感应同步器类型和结构 1 . 直线式感应同步器 2 . 旋转式感应同步器 8.3.2 感应同步器的工作原理 一根导线通以电流后 , 在导线的周围产生磁场。如果把通电导线做成矩形的连续绕组 , 如图 4.28 所示。当电流从左端流入时 , 各单元导线 ( 或导片 ) 的周围空间都形成磁力线 , 由于相邻两根单元导线的电流方向相反 , 所以单元导线 1 和 2 所产生的磁力线， 两根导线间磁力线方向都是由里向外穿出的; 而单元导线 2 和 3 所产生的磁力线 , 在这两根导线间磁力线方向都是由外进入纸面 , 各相邻空间磁力线方向相反。当输入电流方向改变时 , 则磁力线方向也全部改变 , 从而就形成一个交变磁场。 8.3.4 感应同步器的应用 感应同步器的应用很广泛 , 它与数字位移显示装置配合 , 能进行各种位移的精密测量 , 并能实行数字显示 , 也能实现整个测量系统的半自动化及全自动化。这里我们仅介绍上海机床 电器厂生产的 鉴幅型数显表的工作原理 , 其装置如图 4.31 所示 8.3.5 编 码 器 将机械转动的模拟量（位移）转换成以数字代码形式表示的电信号，这类传感器称为编码器。编码器以其高精度、 高分辨率和高可靠性被广泛用于各种位移的测量。  编码器的种类很多， 主要分为脉冲盘式（增量编码器）和码盘式编码器（绝对编码器），其关系如下所示： 编码器 脉冲盘式编码器(增量编码器) 码盘式编码器(绝对编码器) 接触式编码器 电磁式编码器 光电式编码器 * * 任务八: 常用数字式传感器的应用 8.1 光 栅 数字式传 感 器 8.1.1、 光栅的分类 按原理和用途分为： 1、物理光栅 : 利用光的衍射现象，用于光谱分析和波长的测量。 2、计量光栅 : 利用莫尔现象，用于长度、角度、速度等的测量. 图8.1 图8.2 8.1.2、 光栅传感器的结构和工作原理 1. 光栅结构 在镀膜玻璃上均匀刻制许多有明暗相间、等间距分布的细小条纹（又称为刻线），这就是光栅，图1为透射光栅的示意图。图中a为栅线的宽度（不透光），b为栅线间宽（透光）， a+b=W称为光栅的栅距（也称光栅常数）。通常a=b=W/2，也可刻成a∶b=1.1∶0.9。目前常用的光栅每毫米刻成10、25、50、 100、250条线条。 图 1 透射光栅示意图 2. 光栅测量原理 把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）面向对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角θ，如图4.6所示，这样就可以看到在近于垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。由图4.6可见，在d - d线上，两块光栅的栅线重合，透光面积最大， 形成条纹的亮带， 它是由一系列四棱形图案构成的；在f - f线上，两块光栅的栅线错开，形成条纹的暗带，它是由一些黑色叉线图案组成的。因此莫尔条纹的形成是由两块光栅的遮光和透光效应形成的。 图6 光栅莫尔条纹的形式 莫尔条纹测位移具有以下三个方面的特点。 (1) 位移的放大作用 当光栅每移动一个光栅栅距W时， 莫尔条纹也跟着移动一个条纹宽度BH，如果光栅作反向移动，条纹移动方向也相反。莫尔条纹的间距BH与两光栅线纹夹角θ之间的关系为 （4- 1） θ越小，BH越大，这相当于把栅距W放大了1/θ倍。例如θ=0.1°，则1/θ≈573，即莫尔条纹宽度BH是栅距W的573倍， 这相当于把栅距放大了573倍，说明光栅具有位移放大作用， 从而提高了测量的灵敏度。 （2） 莫尔条纹移动方向 如光栅1沿着刻线垂直方向向右移动时，莫尔条纹将沿着光栅2的栅线向上移动；反之，当光栅1向左移动时，莫尔条纹沿着光栅2的栅线向下移动。 因此根据莫尔条纹移动方向就可以对光栅1的运动进行辨向。  (3) 误差的平均效应 莫尔条纹由光栅的大量刻线形成，对线纹的刻划误差有平均抵消作用，能在很大程度上消除短周期误差的影响。 8.1.3