基于光栅传感器的位移测量仪的研制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com电子测量技术第31卷第7期ELTR0NlCTECHN0LOGY2008年7月基于光栅传感器的位移测量仪的研制江晓军1,2黄惠杰王向朝(1．中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800；2．中国科学院研究生院北京100049)摘要：本文介绍一种基于光栅传感器的位移测量仪。它通过硬件电路对2个光栅传感器输出的信号分别进行2O细分，然后对细分后的信号分别进行辨向和计数，再使用一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理，得到X—y工作台在坐标X和坐标y方向的位移值，最后根据误差修正算法对位移

2、测量值进行修正，得到该仪器的测量分辨率为1m且测量精度达±2m(Io)。此外，所研制的测量仪具有可靠、易于扩展和调试方便的特点。关键词：位移测量；光栅传感器；测量精度中图分类号：TH822文献标识码：AGratingsensorsbasedondisplacementmeasurementinstrumentJiangXiaojun''HuangHuijieWangXiangzhao(1．ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyofSciences，Shangh

3、ai201800；2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049)Abstract：Akindofdisplacementtinstrumentsbasedongratingsensorsisintroduced．ThesignalsfromtwogratingsensorsthatrespectivelyindicatethevalueofcoordinateXandcordinateYaresubdividedbyaspecialcircuit．After

4、thesubdividedsignalsareidentifiedandcounted，amicroprocessorprocessestheidentifiedandcountedsignalstOobtainthevaluesofthedisplacementandimplementstheerrorcorrectionalgorithm．Theresolutionof1btmandthemeasuringprecisionof土2m(1o)oftheinstrumentareobtained．Inaddition，thecha

5、racteristicsoftheinstrumentarereliable，easytOextendandconvenienttodebug．Keywords：displacementmeasurement；gratingsensor；measuringprecisionO引言1测量原理和结构随着我国经济的发展，用于x_y工作台的位移测量I．I光栅传感器仪被广泛地应用在光学精密测量机器和微机械制造机器光栅传感器主要由标尺光栅和光栅读数头构成。其中，人们对这种测量仪的测量精度和系统扩展性提出了中，光栅读数头由LED光源、透镜、指示光

6、栅、光敏元件更高的要求L1—3。目前，多数位移测量仪采用2个微处理和驱动线路组成。光栅传感器的光学测量系统采用透射式器分别对坐标x和坐标Y的位移信息进行处理，并用软红外测量方式，光源发出的光束的波长为880啪，该光束件技术进行计数。这种方法的主要缺点在于不能对高经过透镜准直后垂直照射在光栅尺上形成莫尔条纹，然后速脉冲进行计数，从而产生漏计数现象，影响了测量精在4个光敏元件上成像并转换成与之成比例的正弦电压信度E83。此外，开发仪器时，需要对2个微处理器分别进行号，最后通过驱动电路对元件输出的信号进行功率和幅值调试，然后联合调试，使研

7、制过程繁琐且不易于13后扩放大。基于以上原理，实验中的光栅传感器使用了2个线展。鉴于这种情况设计了基于光栅传感器的位移测量仪，位移光栅传感器A和B，它们各有一个绝对零位标识，分它通过对2个光栅传感器输出的信号分别进行2o细分，别提供X_y工作台的坐标x和坐标y的绝对位移信息3。然后对细分后的信号分别进行辨向和计数，再由一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理，得到x_y工作台在坐标X和坐标y方向的位移测量值，最后根据误差光厂源、f门＼≥目：驱动修正算法对位移测量值进行修正，从而提高了测量仪的uUlI电路测量精度、简化了研制过程。光栅

8、图1光栅传感器的构成图·147·维普资讯http://www.cqvip.com第31卷电子测量技术1．2系统结构对五倍频电路输出的2路正交的方波信号进行四倍频，最基于光栅传感器的位移测量仪是由光栅传感器、硬后得到2O倍频后的脉冲信号