在小孔（齿）处光码盘两边分别置光源及光电元件,当光.ppt

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1、光电元件应用（光电传感器）1、脉冲调制(1)、脉冲光码盘将角位移或线位移通过机械传动装置转换为光码盘的角位移。在小孔（齿）处光码盘两边分别置光源及光电元件，当光码盘转动时，光电元件接收一系列脉冲光信号（明、暗），记录脉冲数则可知转过的角位移；若记录一个脉冲时间或单位时间的脉冲个数，则知角速度，若将角速度进一步微分，则知角加速度。脉冲光码盘(2)、干涉调制一束相干光（频率、偏振态相同），分为两束光，一束为参考光，一束为测量光，参考光束光程不变，测量光束的光程随被测量而变化（如位移量引起测量光束光程变化），两束光相遇时会产生干涉现象，由于测

2、量光束光程的变化，干涉条纹会发生明暗变化，测出明暗变化的条纹即测出测量光束光程变化量。干涉调制最大可测长度与单色光谱线宽度有关(3)、光栅传感器（莫尔条纹）光栅结构光栅是在一块长条形的光学玻璃上均匀刻划许多明暗相间、宽度相等的刻线莫尔条纹将栅距相等的主光栅和指示光栅叠合在一起，并使刻线间有一很小夹角θ，由于遮光效应，在光栅刻线相交处形成亮带，而在刻线与另一光栅缝隙处形成暗带。在与光栅垂直方向出现明暗相间条纹，称莫尔条纹。莫尔条纹特征：(a)、平均效应：莫尔条纹由大量栅线组成，对光栅刻划线刻划误差有平均作用。(b)、放大作用：莫尔条纹间距随栅

3、线交角而改变：故，当θ越小，BH越大，相当于把栅距放大了1/θ倍。(c)、对应关系：两光栅移动一个栅距，莫尔条纹也移动一个条纹间距，光栅反方向移动时，莫尔条纹也反方向移动。（4）、不同频率光混频(5)、脉冲调制辨向与细分无论光栅向左或向右移动，莫尔条纹均作明暗变化，接收光电元件只分辨出条纹个数，而不知道方向。为了辨向，需两个一定相位差的莫尔条纹信号。(a)、电路辨向(b)、软件辨向两光电元件空间位置相差　，则两光电元件信号组合有四种状态。0、0，0、1，1、0，1、1。光栅移动方向不同，则从某种状态过渡到另一种不同状态。如光栅向右移动，则由

4、于光电元件2超前，0、0变为0、1，1、1变为1、0，0、1变为1、1，1、0变为0、0。故，可通过两光电元件状态变化判断移动方向。(6)、细分(a)、直接细分法：空间上仅一个光电元件，光电元件状态仅两种。当空间上放置相差　的两个光电元件，则两光电元件状态组合有四种，即在一个周期内有四种状态，分辨率提高一倍；当有三个空间位置相差　的光电元件，则状态有8种组合，分辨率提高4倍。特点：对莫尔条纹无严格要求、电路简单。缺点是光电元件安放困难，细分数不高。(b)、电桥细分法当空间上放置相差　的两个光电元件，经过反相，信号有四种：欲细分n等份，则需得

5、到的正弦交流信号。由于故可在两光电元件输出信号间加一电位器，其阻值之比为tan(2πi/n)。流过RL上的电压即为所需的细分电压信号。当或　　　为负时，则电阻值不变，　　变为　　　，　　变为即可。电桥细分特点：细分数大，精度高，但对莫尔条纹的波形、幅值，直流电平及原始光电信号的正交性有严格要求，直流放大器的零漂对细分精度影响大。（7）绝对编码盘上述几种传感器可测量角度、位移，但若不知起始位置，则不能知绝对位置，即仅为开机后的增量，故称为增量式传感器。绝对式传感器不仅知相对增量，而且能测绝对位置量。原理：把旋转角度用二进制编码输出，可以检测绝

6、对角度。即使有外界干扰或断电后，只要恢复正常工作，可立即准确检测出角度，即不存在累积误差。缺点：结构复杂、成本高，分辨率较低。（8）、CCD位移（位置）传感器液位传感器（9）、光电计数器、形状（尺寸）测量CCD阵列CCD阵列（或其它光敏元件）2、强度调制外界物理量的变化引起光强发生变化，通过光电元件检测强度的变化，即可检测出外界物理量。特点：由于光电元件敏感的是光强信号，故要求光电元件的光照特性为线性。光强的变化表明物理量的变化，无需辨向。光纤压力（力）传感器光纤位移传感器光纤位移传感器温度测量3、波长、频率调制外界因素改变光的波长或频率，

7、通过检测光的波长或频率变化来测量。解调方法：光学滤波、双波长检测技术、混频差频测量。（1）、温度测量物体温度升高，辐射能量急剧增加，波长也向短波方向移动，通过测量辐射波长也可测量物体温度。（2）、多谱勒流速测量（3）、液体成分测量某些液体成分不同时，其颜色不同，通过颜色（波长）测量可知液体成分。4、偏振调制当平面偏振光在磁场作用下，使偏振光的振动面发生旋转，这种现象称为法拉第效应。光矢量(E,H)旋转角与光在物质中通过的距离和磁感应强度成正比。5、时间调制（激光雷达）