模块数字式位移检测下

《模块数字式位移检测下》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机、电类《传感器与检测技术项目教程》模块十、数字式位移检测课件统一书号：ISBN978-7-111-48817-0课程配套网站www.sensor-measurement.net或www.liangsen.net2015年2月第1版（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）7/25/20211本模块介绍“数字式位移传感器”的基本概念、大位移的测量方法、角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器，并讨论了它们在直线位移和角位移精密测量以及机床位置控制中的应用。还介绍了电梯平层的要求及方法。内容简介今天是：7/25

2、/20217/25/20212模块九、小位移检测（下）目录进入进入进入进入知识链接位置检测方式项目一、角编码器项目二、光栅传感器项目三、磁栅传感器项目四、容栅传感器拓展阅读电梯平层現在時間是：15:20进入7/25/20213项目二光栅传感器【项目教学目标】☞知识目标1．了解计量光栅的类型、结构及工作原理。2．了解莫尔条纹的光学放大原理。☞技能目标1．掌握光栅的分辨率与分辨力计算。2．掌握光栅的辨向与细分方法。3．掌握光栅的应用。回目录7/25/20214任务一认识光栅传感器一、光栅的类型和结构计量光栅可分为

3、透射式光栅和反射式光栅两大类，均由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。计量光栅按形状又可分为长光栅和圆光栅。光栅副由光栅尺和光电扫描头组成。光电扫描头由细分辨向用光敏元件（2路或4路）、零位光敏元件等组成。7/25/20215图10-15光栅的分类（放大图见后页）a）透射式光栅光路b）反射式光栅光路c）敞开式反射钢带长光栅外形d）圆光栅1－LED光源2－聚光透镜3－扫描光栅（指示光栅）4－主光栅（标尺光栅）5－栅状光电接收元件6－窗口7－圆光栅8－零位标记7/25/20216图10-15a、b光栅的分类放大图

4、（续）1－LED光源2－聚光透镜3－扫描光栅（指示光栅）4－主光栅（标尺光栅）5－栅状光电接收元件6－窗口7/25/20217图10-15c、d光栅的分类放大图（续）1－LED光源2－聚光透镜3－扫描光栅（指示光栅）4－主光栅（标尺光栅）5－栅状光电接收元件6－窗口7－圆光栅8－零位标记7/25/20218尺身尺身安装孔反射式扫描头（与移动部件固定）扫描头安装孔可移动电缆光栅的外形及结构防尘保护罩的内部为长光栅7/25/20219扫描头（与移动部件固定）光栅尺可移动电缆光栅的外形及结构（续）7/25/2021

5、10透射式直线光栅结构及组成图10-17直线透射式长光栅测量原理图1－光源2－透镜3－指示光栅4－主光栅（标尺光栅）5－零位光栅6－细分辨向用光敏元件（2路或4路）7－零位光敏元件（放大图见后页）光源、透镜、指示光栅及光敏元件均固定在扫描头内，随扫描头一起联动。7/25/2021111－光源2－透镜3－指示光栅4－主光栅(标尺光栅)5－零位光栅6－细分辨向用光敏元件（2路或4路）7－零位光敏元件7/25/202112透射式光栅7/25/202113透射式圆光栅固定(只画出其中一小部分)7/25/202114反

6、射式光栅7/25/202115反射式光栅及读出光电信号莫尔条纹演示7/25/202116莫尔条纹的光学放大作用在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角θ。在两条光栅的透光线的重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的不透光处，由于相互挡光作用而形成暗带。光栅的刻线宽度W莫尔条纹的宽度L暗线到暗线的间距L≈W/θ，（θ为主光栅和指示光栅刻线的夹角，弧度）7/25/202117莫尔条纹的光学放大作用（暗线到暗线的间距大于刻线的间距）暗线到暗

7、线的间距栅距透射光线7/25/202118莫尔条纹演示7/25/202119莫尔条纹光学放大作用的计算例:有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与指示光栅的夹角=1.8=1.8×3.14/180弧度，求：分辨力解：分辨力=栅距W=1mm÷50=0.02mm=20m（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化）由以下计算可知，莫尔条纹的宽度是栅距的32倍：L≈W/θ=0.02mm/(1.8×3.14/180)=0.02mm÷0.0314=0.02mm×32=0.64mm由于莫尔条纹间距有0.64m

8、m，因此可以用小面积的光电池，通过“狭缝”来“观察”莫尔条纹光强的变化。LW7/25/202120光栅输出信号（正弦波，1V）细分点cos信号sin信号零位信号7/25/202121光栅输出信号整形后转换为TTL电平整形后的余弦信号（超前）整形后的正弦信号（滞后90º）零位信号7/25/202122sin和cos光敏元件的输出电压波形及细分脉冲（图10-19）a）光栅位移与光强及输出电压的关系b）