光栅CCD光纤传感器

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1、7.3光栅传感器光栅传感器由光源、透镜、光栅副（主光栅和指示光栅）和光电接收元件组成。光栅传感器的结构莫尔条纹形成的原理横向莫尔条纹的斜率莫尔条纹间距莫尔条纹的宽度BH由光栅常数与光栅夹角决定莫尔条纹技术的特点（1）调整夹角即可得到很大的莫尔条纹的宽度，起到了放大作用，又提高了测量精度。（2）莫尔条纹的光强度变化近似正弦变化，便于将电信号作进一步细分，即采用“倍频技术”。这样可以提高测量精度或可以采用较粗的光栅。（3）光电元件对于光栅刻线的误差起到了平均作用。刻线的局部误差和周期误差对于精度没有直接的影响。因此可得到比光栅本身的刻线

2、精度高的测量精度。这是用光栅测量和普通标尺测量的主要差别。光栅位移传感器线性位移传感器。根据主光栅尺与指示光栅之间的相对运动产生莫尔条纹移动，通过计算莫尔条纹数测量位移，精度高，用于自控机床及作长度减量标准。图7.5.2光栅传感器外形6反射式光栅7透射式光栅8透射式圆光栅固定9光栅在机床上的安装位置（2个坐标）10光栅在机床上的安装位置（3个坐标）数显表11光栅在机床上的安装位置（3个坐标）（续）123自由度光栅数显表13光栅数显表（续）三坐标数显表14安装有直线、角度光栅的数控机床加工实况防护罩内为直线光栅光栅扫描头被加工工件

3、切削刀具角编码器安装在夹具的端部7.4电荷耦合器件在MOS电容金属电极上，加以脉冲电压，排斥掉半导体衬底内的多数载流子，形成“势阱”的运动，进而达到信号电荷（少数载流子）的转移。图像传感器：转移的信号电荷是由光线照射产生；若所转移的电荷通过外界诸如方式得到，则其可以具备延时、信号处理、数据存储以及逻辑运算等功能。7.4.2CCD图像传感器利用CCD的光电转移和电荷转移的双重功能，得到幅度与各光生电荷包成正比的电脉冲序列，从而将照射在CCD上的光学图像转移成了电信号“图像”。由于CCD能实现低噪声的电荷转移，并且所有光生电荷都通过一个

4、输出电路检测，且具有良好的—致性，因此，对图像的传感具有优越的性能。线列和面阵上一页下一页返回17MOS电容器组成的光敏元及数据面的显微照片CCD光敏元显微照片CCD读出移位寄存器的数据面显微照片彩色CCD显微照片（放大7000倍）19CCD图像传感器的分类(1)线阵CCD20(2)面阵CCD面阵CCD能在x、y两个方向都能实现电子自扫描，可以获得二维图像。21面阵CCD外形（续）200万和1600万像素的面阵CCD22面阵CCD外形（续）7．4．3图像传感器的应用1．尺寸测量2．用于光学文字识别装置上一页下一页返回24利用CCD对

5、尺寸检测按原理可分为三种：衍射法、投影法及光学成像法。这三种测量方法分别适合不同的尺寸物体。1.尺寸检测(1)衍射法(2)投影法(3)光学成像法257.3.5细丝直径检测系统原理尺度等于或略大于波长量级的微隙、细丝或小孔一般采用衍射方法(1)衍射法L为细丝到CCD的距离，λ为入射激光波长，a为被测细丝的直径，N为两个暗纹之间的像素个数，l为像素间距。被测对象长度Ll1－视场l2－传感器的长度上一页下一页返回27投影法适合小尺寸物体或者对物体边缘进行测量的情形，当一束平行光照射到被测物体后再投射到CCD时，物体的阴影也同时投射到CCD

6、上，若光的准直度很好，其阴影的尺寸就代表了待测物体的尺寸。图7.3.6投影法测量的应用(2)投影法28光学成像法测量物体尺寸的范围非常宽，通过光学系统物体在CCD上成一个放大或缩小的实像，CCD测得像的大小再乘以光学系统的放大倍率便可获得物体的尺寸，这种方法可以实现零件尺寸的在线自动检测。(3)光学成像法图7.3.7基于CCD的零件尺寸在线检测系统29图7.3.8CCD邮政编码识别系统通过CCD把邮编图像扫描入计算机，通过软件对邮编图像进行数字识别，根据识别出的数字，计算机控制分类机构把信件送入相应的分类箱中。类似系统还可用于货币识

7、别和分类、商品条形码识别等。2.图形文字识别光学文字识别装置(OCR)原理上一页返回图像传感器是一种能进行光电转换存储信息及转换信息电荷功能的特殊半导体器件，用于传真、图像扫描及光特性识别工业自动检测等多个领域。特别适用于精密图像传感和无接触工件尺寸的在线检测。指纹传感器具有指纹录入，图像处理，模板生成和指纹比对等功能。它采集速度快，图像质量高，稳定性好。广泛的用于电子政务，金融行业，远程登录等领域，类似银行的柜员管理，医保、社保系统以及与卡结合的应用系统。索尼的感光元件7.5光纤传感器光纤传感优点：灵敏度较高；几何形状具有多方面的

8、适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。应用：磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、