实验5--超声波位移测量设计实验

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1、实验五超声波位移测量设计实验一、实验目的了解超声波传感器的工作原理，学习用超声波测量位移。二、实验设备与器件1、超声波实验模块模块。2、+15V、+6V电源，示波器。3、信号发生器（选用）。三、实验原理超声波发送电路：由555集成电路组成。IC（555）组成超声波脉冲信号发生器（如图），工作周期计算公式如下 超声波接收电路：超声波接收头和CX20106A组成超声波信号的检测和放大四、实验步骤1、接上模块电源。2、将两超声波探头距离S=10cm处位置，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。3、调节两超声波探头距离S，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。

2、4、将S、Δx和利用超声波速度与Δx之积计算得到的S′，填入下表。距离S（cm）10987654321时间Δx（μs）计算的S′（cm）五、思考题1、利用上表，分析判断距离S与时间Δx的关系是否为线性。2、说明上图电路超声波发射和接收的工作原理图1.12超声波测距实验接线图第一节编码器实验编码器（encoder）是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。 编码器把直线位移或角位移转换成电信号。前者我们一般会用编码尺，即光栅尺。后者我们一般会用旋转编码器，包括光电的与磁电的两种。编码器按编码方式分为二类：增量式与绝对式。增量式编码器在

3、工作时输出相应的AB两路信号，通过采集A/B相输出的脉冲数以及编码器的分辨率及可以得到相应的直线位移或旋转角度。通过判断A/B的相位可以确定正反位置或正反旋转，旋转式的增量编码器往往会有一个Z信号，表示零点位置；绝对式编码器通过二进制编码或BCD码来确定当前位置，并过编码值的大小变化来判别正反方向。编码器数显表介绍：YL-CG2011实验台上装有一个简易的编码器数显表，数显表通过DB9数据线与各个编码器模块连接，显示编码器的数据。数显表的功能包括：脉冲数显示位置显示角度显示各界面通过“功能”按键进行切换，短按“清零”按键使所有数据归零。长按“清零”按键进入位

4、移/脉冲设置界面位移/脉冲（即位移分辨率）设置界面通过“功能”按键使光标所在位置的数据递增，短按“清零”按键光标移位，长按“清零”按键确认设置并进入角度/脉冲设置界面。角度/脉冲（即角分辨率）设置界面通过“功能”按键使光标所在位置的数据递增，短按“清零”按键光标移位，长按“清零”按键确认设置并退出角度/脉冲设置界面。实验一光栅尺位置特性实验一、实验目的学习光栅尺的特性及应用。二、实验设备与器件1、光栅尺WTA5-0200MM、游标卡尺。2、编码器数显表。三、实验原理光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用

5、于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。在现在中国加工业、制造业越来越成熟，对加工的精度越来越高的时候，在各种机床上，例如：铣床、磨床、车床、线切割、电火花等机床上都可以安装光栅尺，其工作环境要求相对来说不是很苛刻，对操作者的使用来说也十分简单。常见光栅尺的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。如图2.1所示，当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点近旁的小区域

6、内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带，从而便形成了我们所见到的莫尔条纹。在一个莫尔条纹宽度内，按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与判向功能。例如，栅线为50线对/mm的光栅尺，其光栅栅距为0.02mm，若采用四细分后便可得到分辨率为5μm的计数脉冲。图2.1四、实验步骤1、将光栅尺的信号线连接到编码器数显表的D

7、B9接口上。2、打开实验台电源，将光栅尺的读数头移置左侧或右侧。设置编码器数显表的位置分辨率为5um，计数清零。3、按下表，移动光栅尺的读书头，每移动10mm的距离记录下数显表显示的脉冲数及位置值读数头位移（mm）102030405060708090100脉冲数位移数值（um）实验一光电旋转编码器特性实验一、实验目的学习光电旋转编码器的特性及应用。二、实验设备与器件1、STIM-015模块、游标卡尺。2、编码器数显。3、DB9串口线三、实验原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器主要由光码盘和光电检测装

8、置组成。在伺服系统中，由于光电码盘与电