《光栅传感器工作原理》精选课件.ppt

* 倪霞林 机械工程及自动化学院 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 数字信号检测系统的组成 数字信号检测系统的组成 传 感 器 整 形 电 路 放 大 器 细 分 电 路 脉冲 当量 变 换 电 路 计 数 器 寄 存 器 计 算 机 显示 执行 机 构 辨向电路 数字信号检测系统的组成 细 分 电 路 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 光栅数字式传感器 光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。 20线-150线/mm 25线-50线/mm 透射式 反射式 为光栅常数，也称光栅栅距。 数字信号检测系统的组成 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 光栅的分类 按用途分 物理光栅 计量光栅 利用光的衍射现象，主要用于光谱分析、光波长测量。 利用莫尔条纹现象，主要用于长度、角度、速度、加速度、振动等物理量的测量。 计量光栅 长光栅 圆光栅 用于长度测量 用于角度测量 按光的走向 透射式光栅 反射式光栅 按栅线的形式 黑白光栅（幅值光栅） 闪耀光栅（相位光栅） 径向光栅 切向光栅 环形光栅 长光栅 --- 直线位移 圆光栅 --- 角位移 构成： 主光栅 --- 标尺光栅，定光栅 指示光栅 --- 动光栅 长度 --- 测量范围； 刻线密度 --- 测量精度 ( 10、25、50、100、125线/mm ) THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 光栅传感器的结构和工作原理 光栅传感器的结构 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 光栅传感器的结构和工作原理 光源 透镜 主光栅 指示光栅 光电元件 光栅副 光 路 光栅传感器的结构 按运动形式分： 直线型---主光栅为直尺形→直线移动 旋转型---主光栅为圆盘形→旋转运动 按光学形式分： 透射式---光源与光电元件在两侧→透射光 反射式---光源与光电元件同一侧→反射光 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 光栅传感器的结构和工作原理 光栅传感器的结构 莫尔条纹的形成 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 光栅传感器的结构和工作原理 光栅传感器的工作原理 + - 位移 正弦波 条纹宽度： W-栅距， a-线宽， b-缝宽 W=a+b ，a=b=W/2 特例：当 ?=0, w1=w2 → B=? → 光闸莫尔条纹 当 ?=0, w1≠w2 → 纵向莫尔条纹 均匀刻线 主光栅 指示光栅 夹角 明暗相间条纹 莫尔条纹 移动 THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化技术 莫尔条纹（Moire） 方向性：垂直于角平分线，当夹角很小时 → 与光栅移动方向垂直 同步性：光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距 →方向对应 放大性：夹角θ很小 → BW → 光学放大 → 提高灵敏度 可调性：夹角θ↓