测试第4章数字传感器(清华版)2015.ppt

（２）鉴幅型工作方式－通过输出电压幅值变化来测量位移。 激磁方式：滑尺的正余弦绕组分别加以频率相同，相位相同，但幅值不同（按正，余弦规律变化）的交流电压。 可见，当激磁电压不变， 固定，则输出信号幅值与相对位移x有关， 2.鉴幅型测量系统： 正余弦信号 发生器 放大滤波 可逆计数器 译码.显示 鉴幅器 （门槛电路） 门电路 时钟脉冲 发生器 滑尺 定尺 sin900/cos00 1.0000Vm sin88.20/co1.80 0.9995Vm sin86.40/co3.60 0.9980Vm 　 　 　 　 　 　 sin5.40/cos84.60 0.9410Vm sin3.60/cos86.40 0.6299Vm sin1.80/cos88.20 0.3141Vm sin00/cos900 0.0000Vm 正余弦信号发生器输出的幅值由最小分辨角即最小位移来确定， 假设最小分辨角θ0＝1.8°，节距 W = 2mm，则 当产生 0.1mm 位移时，门电路输出一个脉冲，控制正余弦信号发生器的输出产生 1.8 0 跳变，这时定尺绕组输出为： 当滑尺与定尺相对位移X为0时， 输出E＝0，随着位移的增加， 增加，输出幅值 Em 增加，当 Δθ ＝ θ0 时，幅值为某一值 E0 ，鉴幅器提供一个开门电平，使门电路打开。计数脉冲通过门电路，使可逆计数器计数，并控制正余弦信号发生器产生 1.80 跳变，使 ，输出为零，门电路关死，停止计数。如果再次产生相对位移，上面工作过程重新进行。 作业：上网或阅读期刊，查找与测试系统相关的产品介绍或科技论文，分析其传感器部分，说明其工作原理以及测试系统的构成，画出简图并描述各部分功能和原理。 * * 测试技术基础 第四章 被测量的获取（数字传感器） ４.５　数字传感器 数字传感器的特点： 输出为编码、数字或脉冲。 具有高的测量精度和分辨力，读数直观精确。 测量行程范围大，直线位移可达数米。 易于实现高速动态测量。 采用高电平数字信号时，对外部干扰（噪音）的抑制能力强。 标准接口，安装方便，使用维护简单，工作可靠性强。 光栅传感器 感应同步器 码盘 一、 码盘 1、构成：分为机械式、光电式、磁电式。由金属或玻璃圆盘构成。圆盘上分布若干个同心圆和扇区，用以定位角度,实现角度或角位移的测量。 刻划精度 0.5um 线条 1um 2、基本工作原理 圆盘被分成 N个码道（同心圆），2n个扇区（等分角度）。 扇区与码道的重合的区域位置按 2进制编码或其他方式（循环码也叫格雷码）编码。 外码道为2进制编码低位，内码道为高位。 角度分辨力为 每个码道安装一个敏感元件，实时读出码盘位置编码。 应用：角位置测量，用于机器人的腕关节、旋转机构的角位置测量等。 典型应用于凸轮轴测量上。 十进制数 自然二进制数 格雷码 0 0000 0000 1 0001 0001 2 0010 0011 3 0011 0010 4 0100 0110 5 0101 0111 6 0110 0101 7 0111 0100 8 1000 1100 9 1001 1101 10 1010 1111 11 1011 1110 12 1100 1010 13 1101 1011 14 1110 1001 15 1111 1000 为了减少角位置变化时产生读数错误，码盘的编码方式也可以采用格雷码。格雷码与二进制编码的区别是相邻两个十进制数的编码只有一位发生变化。因此格雷码也叫循环码。 二进制编码变为格雷码的公式： Gn-1=Bn-1 Gi=Bi⊕Bi-1 ⊕表示不进位加。 二、 光栅 １、光栅传感器的构成及原理 (１)　光栅的构成： 透射光栅：通常是由在表面上按一定间隔制成透光和不透光的条纹的玻璃构成。 反射光栅：在金属光洁的表面上按一定间隔制成全反射和漫反射的条纹。 利用光栅的一些特点可进行线位移和角位移的测量。测量线位移的光栅为矩形并随被测长度增加而加长，称之为长光栅；而测量角位移的光栅为圆形，称之为圆光栅。 (２)　栅距： 光栅的栅距Ｗ＝ａ＋ｂ，a、b分别为透光和不透光条纹的宽度，通常a=b；光栅的精度越高，栅距W就越小；一般栅距可由刻线密度算出，刻线密度为25，50，100，250条/mm。 当两块光栅成一定角度互相重叠，可形成莫尔条纹。 （３）莫尔条纹现象 当两块光栅互相靠近且沿刻线方向保持有一个夹角时，两块光栅的暗