机械测量与电感传感器资料复习进程.ppt

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1、机械测量与电感传感器资料6.1长度测量技术日常生活中如何进行长度测量？如何提高测量精度？更细的刻度？6.1长度测量技术更细刻度的难题？刻蚀的难度：加工保证阅读的难度：放大镜如何在更细的刻度上实现方便的读数？6.1长度测量技术光栅莫尔条纹6.1长度测量技术光栅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6.1长度测量技术光栅莫尔条纹特性(1)平均效应因莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同产生，所以对光栅刻线误差有一定的平均作用，这有利于消除短周期误差的影响。(2)放大作用两块光栅相对移动一个栅距W时，莫尔条纹也移过一个条纹间距b，

2、但因b比w大得多，所以莫尔条纹具有放大作甩。(3)对应关系当两块光栅在刻线垂直方向产生相对移动时，莫尔条纹也要按对应关系产生相应的移动，其移动距离的大小与方向都具有严格的对应关系，即两种位移信号之间为线性比例放大关系。6.1长度测量技术光栅结构由光源、透镜、光栅副（主光栅和指示光栅）和光电接收元件组成。6.1长度测量技术光栅辨向单个光电元件接收一固定点的莫尔条纹信号，只能判别明暗的变化而不能辨别莫尔条纹的移动方向，因而就不能判别运动零件的运动方向。在相距的位置上设置两个光电元件1和2，以得到两个相位互差90°的正弦信号在前面演示的莫尔条纹中，动尺左移

3、莫尔条纹向下运动，2比1超前90°，动尺右移莫尔条纹向上运动，2比1滞后90°。6.1长度测量技术光栅辨向直接D采用触发器u1比u2超前90°时，Q=1u1比u2滞后90°时，Q=06.1长度测量技术光栅细分在莫尔条纹变化一周期时，不只输出一个脉冲，而是输出若干个脉冲，以减小脉冲当量提高分辨力。直接细分光栅的A、B信号直接进行处理得到更高分辨率的信号。幅值细分光栅测量的原始信号是正弦信号，测量到信号的幅值就可以推导出对应的角度，相当于对一个周期360度内的测量进行了进一步的细分6.1长度测量技术光栅测量信号接口TTL输出正弦信号输出6.1长度测量技术

4、光栅测量零位信号零位信号是光栅的参照点，通过寻找零位信号，并将零点位置实际的绝对坐标系换算，可以保证设备每次上电后的控制位置是相同的。普通方式一条光栅只有一个零位信号，一般在光栅正中位置。当光栅的距离比较长时，上电寻找零点位置要花较长的时间。6.1长度测量技术光栅测量零位信号距离编码有多个零位，相互之间的距离不同，寻找零点时只要找到两相邻的零点距离，就可计算出到起始位置的距离。例：光栅一个脉冲为20um，找到第一个零点过，过了488个脉冲找到了第二个零点，当前位置距第二个零点有21个脉冲，则当前位置距离起始点有11509个脉冲，即230.18mm6.

5、1长度测量技术光栅的安装三个自由度两个自由度6.1长度测量技术光栅产品结构6.1长度测量技术光栅特点①精度高：测长±(0.2+2×10-6L)μm，测角±0.1″②量程大：透射式决定于光栅尺长（米），反射式可达几十米③响应快：可用于动态测量④增量式：增量码测量→计数，断电→数据消失⑤要求高：对环境要求高→温度、湿度、灰尘、振动、移动精度⑥成本高：电路复杂6.1长度测量技术脉冲式激光测距仪光在空气中传播的速度为c，若测得在A、B两点间往返一次所需要的时间为t，则A、B间的距离D为：脉冲式激光测距仪测试距离远，信号处理简单，被测目标可以是非合作的。但其测

6、量精度并不太高，现在广泛使用的手持式和便携式测距仪大多采用这种原理，作用距离为数百米至数十千米，测量精度为五米左右。6.1长度测量技术相位式激光测距仪连续波相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。连续波相位式的优势是测距精度高，相对误差可保持在百万分之一以内。6.1长度测量技术相位式激光测距仪原理若调制光角频率为ω，在待测量距离LAB上往返一次产生的相位延迟为φ，则对应时间t可表示为：t=(φ+Δφ)/ω，其中φ+Δφ=2π(m+Δm)Δφ：

7、信号往返一次产生的相位延迟不足1的部分(小数部分)m：表示激光往返LAB所经历的整数个波长Δm：表示不足一个波长的分量则待测距离LAB可表示为LAB=1/2ct=1/2c·(φ+Δφ)/ω=1/2λ(m+Δm)=Ls(m+Δm)其中Ls称作“光尺”6.1长度测量技术相位式激光测距仪多尺度原理目前任何测量交变信号相位的方法，都不能确定出相位的整周期数m，只能测出不足一个波长的尾数部分Δφ=2πΔm，由于m值不确定，故距离LAB就成为多值解。既然相位测量可以确定被测量的尾数，那么，利用两种光尺同时测量同一个量，则可以解决多值问题。系统中用两把相同

8、精度的光尺，其中一把光尺的Ls1LAB，分别测量同一距离，然后把测得的结果，相互