传感器与检测技术 使用光栅传感器测位移 9 项目四（2）使用光栅式传感器检测位移.docx

课程名称： 课程名称：传感器与检测技术 辽宁装备制造职业技术学院 PAGE 1第 PAGE 1 第 9次 第 页 课 题 使用电感式传感器检测位移 教学目标 知识目标 技能目标 1.掌握莫尔条纹的形成和特点， 测量位移的原理 2.掌握光栅传感器的辩向和细分原理 会使用光栅式传感器进行位移的检测。 教学重点 莫尔条纹的形成和特点 光栅传感器结构和应用 教学难点 莫尔条纹的辨向和细分 教学准备 多媒体课件、相关视频、图片等 教学过程 方法与手段 教学备注 前课回顾 自感式传感器的结构 互感式传感器（差动变压器）的结构和工作原理 零点残余电压产生的原因？如何减小它？ 如何使用电感式传感器进行位移的检测 云班课签到 随机提问 10min 任务导入 提出问题： 位移是机械加工的重要参数。采用电感式传感器测量时因其结构及磁性材料特性影响测量精度。如何提高测量位移量的精度，引入光栅式传感器。 启发式 学生讨论 5min 新课讲授 教师活动： 1.分配小组（每 5-6名学生为一组）； 2.教师展示高精度位移检测的实例。 学生活动： 1.观看多媒体演示；讨论何种情况下需要进行高精度的位移检测。 2.思考问题，如何提高位移检测的精度。 学生讨论 10min 项目四 位移的检测 任务二 使用光栅式传感器检测位移 1.光栅传感器的外形 2.光栅传感器的结构和类型 10min多媒体展示 10min 多媒体展示 透射式长光栅 （b）透射式圆光栅 （b）反射式光栅 3.莫尔条纹及特性 （1）莫尔条纹的形成 10min5min教师讲授两块栅距相等的光栅叠合在一起，并使它们的刻线之间的夹角时，在近于垂直删线方向上就会出现若干条明暗相间的条纹，这就是莫尔条纹。 10min 5min 教师讲授 莫尔条纹的特性 1）平均效应 莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的，对光栅的刻划误差有平均作用，从而能在很大程度上消除光栅刻线不均匀引起的误差。 2）对应关系 10min教师讲授当指示光栅沿与栅线垂直的方向做相对移动时，莫尔条纹则沿光栅刻线方向移动（两者的运动方向相互垂直）；当指示光栅反向移动时，莫尔条纹亦反向移动。 10min 教师讲授 3）放大作用 莫尔条纹的间距是放大了的光栅栅距，它随着指示光栅与主光栅刻线夹角的改变而改变。由于θ很小，所以其关系可用下式表示： 4.光栅传感器的组成 5.光栅传感器测量位移的原理 将长度与测量范围一致的主光栅固定在运动零件上，随零件运动，指示光栅与光电元件固定不动。当两块光栅相对运动时，可观测到莫尔条纹的光强的变化。 10min学生讨论 10min 学生讨论 6.光栅传感器的测量电路 7.光栅传感器的辨向和细分 （1）辨向 10min教师讲授辨向电路的原理是在原来的莫尔条纹上再加一个莫尔条纹，使两个莫尔条纹信号相差相位。具体实现方法是在相隔1/4条纹间的位置上安装两只光敏元件。 10min 教师讲授 （2）细分 细分电路能在不增加光栅刻线数（线数越多，成本越昂贵）的情况下提高光栅的分辨率。 常用的细分方法：机械细分和电子细分。 8.光栅传感器应用 10min举例法 10min 举例法 学生讨论启发式多媒体展示教师讲授 学生讨论 启发式 多媒体展示 教师讲授 5min5min5min5min 5min 5min 5min 5min 课堂小结 本次课学习了光栅式传感器的工作原理、测量电路和典型应用。 总结、考核 5min 课后作业 P71 2.莫尔条纹是怎样产生的？它有哪些性质？ 3. 光栅传感器的组成及工作原理是什么？ 教学反思