chapter6數(shù)字傳感器-光柵

Chapter6

數(shù)字傳感器6.2光柵傳感器GratingSensor傳感器原理及實驗chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!6.2光柵傳感器在一百多年前，人們就開始利用光柵的衍射現(xiàn)象，把光柵應(yīng)用于光譜分析、測定光波的波長等方面，本世紀(jì)50年代，人們利用光柵莫爾條紋現(xiàn)象，把光柵作為測量元件，開始應(yīng)用于機床和計算儀器上。物理光柵：利用光的衍射現(xiàn)象分析光譜、測定波長。計量光柵：利用光的莫爾條紋現(xiàn)象測量精密位移。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!回顧——位移量測量電阻式電位器應(yīng)變式電感式差動電感式差動變壓器電容式變極距式變面積式電渦流式電渦流測微移霍爾器件霍爾位移傳感器

量程幾微米幾百毫米精度0.1%1.0%？大量程高精度模擬式傳感器chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!6.2光柵傳感器6.2.1光柵傳感器的結(jié)構(gòu)原理6.2.2莫爾條紋形成的原理及特點6.2.3光柵的光路6.2.4辨向原理6.2.5細(xì)分技術(shù)6.2.6應(yīng)用長度計數(shù)控機床橋梁健康檢測系統(tǒng)chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!6.2.1光柵傳感器的結(jié)構(gòu)原理按光柵的形狀和用途分為：長光柵——線位移分辨率0.0010.1μm；測量范圍

米。

圓光柵——角位移角度分辨率0.01″chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!6.2.1光柵傳感器的結(jié)構(gòu)原理

圖2掃描光柵傳感器構(gòu)成chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!1.光源用鎢絲燈泡，它有較大的輸出功率，較寬的工作范圍為一400oC130oC，但是它與光電元件相組合的轉(zhuǎn)換效率低。在機械振動和沖擊條件下工作時，使用壽命將降低，因此，必須定期更換照明燈泡以防止由于燈泡失效而造成的失誤。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2.光電元件光電池光敏三極管chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!3.光柵副光柵副是光柵傳感器的核心部分。在長度計量中應(yīng)用的光柵通常稱為計量光柵。透射光柵是在一塊長方形的光學(xué)玻璃上均勻地刻上許多條紋，形成規(guī)則排列的明暗線條，如圖3所示。

圖3

黑白透射光柵示意圖

(a)主光柵(b)指示光柵chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!6.2.2莫爾條紋形成的原理及特點莫爾條紋（Moirefringes）1874年由英國物理學(xué)家L.Rayleigh首先提出莫爾條紋這種圖案的工程價值，直到20世紀(jì)50年代人們才開始利用光柵的莫爾條紋進行精密測量。把光柵常數(shù)相等的主光柵和指示光柵相對疊合在一起(片間留有很小的間隙)，并使兩者柵線(光柵刻線)之間保持很小的夾角，于是在近于垂直柵線的方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋。在a-a線上兩光柵的柵線彼此重合，光線從縫隙中通過，形成亮帶；在b-b線上，兩光柵的柵線彼此錯開，形成暗帶。這種明暗相間的條紋稱為莫爾條紋。莫爾條紋方向與刻線方向垂直，故又稱橫向莫爾條紋。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!1.莫爾條紋的形成原理當(dāng)移動時，形成的莫爾條紋產(chǎn)生亮暗交替變化，利用光電接收元件將莫爾條紋亮暗變化的光信號，轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，并用標(biāo)尺光柵相對于指示光柵數(shù)字顯示，從而測量出標(biāo)尺光柵的移動距離。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!(2)長光柵光閘莫爾條紋播放動畫chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!(4)光閘莫爾條紋播放動畫播放中……chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!1.莫爾條紋的形成原理圖5莫爾條紋chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!2.莫爾條紋技術(shù)的特點特性（光柵傳感器具有高精度的原因）（1）運動對應(yīng)關(guān)系（2）位移放大作用（3）誤差平均作用

chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2.莫爾條紋技術(shù)的特點

(2)位移的放大作用當(dāng)光柵每移動一個光柵柵距W時，莫爾條紋也跟著移動一個條紋寬度BH，如果光柵作反向移動，條紋移動方向也相反。莫爾條紋的間距BH與兩光柵線紋夾角θ之間的關(guān)系為：（6-1）chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2.莫爾條紋技術(shù)的特點

(3)誤差的平均效應(yīng)莫爾條紋由光柵的大量刻線形成，對線紋的刻劃誤差有平均抵消作用，能在很大程度上消除短周期誤差的影響。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!6.2.3光柵的光路

1.透射式光路圖8透射式長光柵圖9透射式圓光柵chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!6.2.3光柵的光路

2.反射式光路圖10反射式長光柵chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!6.2.4辨向原理在實際應(yīng)用中，大部分被測物體的移動往往不止是單向的，既有正向運動，也可能有反向運動。單個光電元件接收一固定點的莫爾條紋信號，只能判別明暗的變化而不能辨別莫爾條紋的移動方向，因而就不能判別運動零件的運動方向，以致不能正確測量位移。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!6.2.4辨向原理完成這種辨向任務(wù)的電路就是辨向電路。為了能夠辨向，應(yīng)當(dāng)在相距的位置上設(shè)兩個光電元件1和2，以得到兩個相位互差90°的正弦信號，如圖所示，然后送到辨向電路中處理，如圖所示。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!6.2.4辨向原理圖12辯向電路原理chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!6.2.4辨向原理主光柵正向移動時，莫爾條紋向上移動，這時光電元件2的輸出電壓波形如圖（a）中曲線所示。光電元件1的輸出電壓波形如曲線所示，顯然U1超前U290°相角。U1”是U1’反相后得到的方波。U1W’和U1W”是U1’和U1”兩個方波經(jīng)微分電路后得到的波形。由圖(a)可見，對于與門Y1，由于U1W’處于高電平時，U2’總是處于低電平，因此Y1輸出為零；對于與門Y2，U1W”處于高電平，U2’處于高電平，因此與門Y2有信號輸出。使加減控制觸發(fā)器置1，可逆計數(shù)器做加法計數(shù)。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!6.2.4辨向原理正向移動時脈沖數(shù)累加，反向移動時，便從累加的脈沖數(shù)中減去反向移動所得到的脈沖數(shù)，這樣光柵傳感器就可以辨向，因而可以進行正確的測量。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!6.2.5細(xì)分技術(shù)

前面分析的莫爾條紋是一個明暗相間的帶。從圖5看出，兩條暗帶中心線之間的光強變化是從最暗到漸暗，到漸亮，一直到最亮，又從最亮經(jīng)漸亮到漸暗，再到最暗的漸變過程。主光柵移動一個柵距W，光強變化一個周期，若用光電元件接收莫爾條紋移動時光強的變化，則將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，接近于正弦周期函數(shù)(如圖14所示)。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!6.2.5細(xì)分技術(shù)利用光柵進行測量時，當(dāng)運動零件移動一個柵距，輸出一個周期的交變信號，也即產(chǎn)生一個脈沖間隔。因此，只要記錄波形變化周期數(shù)或脈沖間隔數(shù)n，就可以知道光柵的位移x，即x=nB。每個脈沖間隔代表移過一個柵距，即分辨力(或稱脈沖當(dāng)量)為一個柵距。例如每毫米250條柵線的長光柵，柵距為4m，那么其分辨力(脈沖當(dāng)量)為4m。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!6.2.5細(xì)分技術(shù)1.光學(xué)細(xì)分2.電子細(xì)分**3.微機軟件細(xì)分chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!2.電子細(xì)分電子細(xì)分的原理是在莫爾條紋信號變化一個周期內(nèi)，發(fā)出若干個脈沖，以減小脈沖當(dāng)量。如果一個周期內(nèi)發(fā)出n個脈沖，就可使分辨率為原來的n倍，所以也稱為n倍頻。在電子細(xì)分中，常采用的是4倍頻細(xì)分法。電子細(xì)分不可能得到很高的細(xì)分?jǐn)?shù)，而且細(xì)分?jǐn)?shù)是固定的。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!2.電子細(xì)分四細(xì)分方法二用相距BH/4位置的兩個光電元件，輸出相位差90的正弦交流信號U1和U2，通過反相電路，U3＝－U1，U4=－U2，可獲得相位差90的四個正弦交流信號U1、U2、U3和U4。經(jīng)電路處理可在移動一個柵距的過程中得到4個等間隔的計數(shù)脈沖。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!3.微機軟件細(xì)分圖16微機軟件細(xì)分原理框圖chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!6.2.6光柵傳感器的應(yīng)用精度高測量范圍大易于實現(xiàn)自動化和數(shù)字化能實現(xiàn)大量程高精度chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!6.2.6光柵傳感器的應(yīng)用1.長度計2.數(shù)控機床3.橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!1.長度計遵循阿貝原則，測量桿和測量基準(zhǔn)精確地在一條直線上，所構(gòu)成的測量環(huán)的部件，如測量基準(zhǔn)、測量桿、支架和掃描頭都按照機械穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性最好的原則設(shè)計，以確保長度計盡可能有高的精度。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!1.長度計計量和生產(chǎn)控制chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!1.長度計多點檢測設(shè)備chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!1.長度計測量范圍：0100mm精度：±0.1m/±0.05m/±0.03mLengthGaugeschapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!2.數(shù)控機床——測量系統(tǒng)chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!3.橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)金門大橋是美國最著名的橋梁，主橋1,966米，主跨1,280米，建成于1937年，保持了27年是世界最大跨徑的橋梁的記錄。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!4.3橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!4.3橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!3.橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)光纖光柵應(yīng)變傳感器chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!3.橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)光纖光柵應(yīng)變傳感器的布設(shè)與保護

光纖光纜的走線與保護埋入混凝土前埋入混凝土后

chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!本章小結(jié)光柵傳感器的分類結(jié)構(gòu)光路莫爾條紋及其特點辯向電路細(xì)分技術(shù)應(yīng)用案例chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!回顧——位移量測量數(shù)字式位移傳感器編碼器光柵？大量程高精度脈沖數(shù)字式傳感器chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!6.2光柵傳感器1950年德國Heidenhain首創(chuàng)DIADUR復(fù)制工藝，也就是在玻璃基板上蒸發(fā)鍍鉻的光刻復(fù)制工藝，這才能制造高精度、價廉的光柵刻度尺，光柵計量儀器才能為用戶所接受，進入商品市場。光柵在柵式測量系統(tǒng)中的占有率已超過80%，光柵長度測量系統(tǒng)的分辨力已覆蓋微米級、亞微米級和納米級，測量速度從60m/min，到480m/min。測量長度從1m、3m達到30m和100m。

chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!6.2.1光柵傳感器的結(jié)構(gòu)原理光柵副是光柵傳感器的主要部分。主光柵(標(biāo)尺光刪)指示光柵標(biāo)尺光柵的有效長度決定了傳感器的有效測量長度和范圍。光柵由光源、透鏡、光柵副和光電接收元件組成。圖1光柵傳感器構(gòu)成chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!1.光源鎢絲燈泡發(fā)光二極管chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!1.光源半導(dǎo)體發(fā)光器件近年來發(fā)展很快，如砷化鎵發(fā)光二極管可以在-66oC100oC的溫度下工作，發(fā)出的光為近似紅外光(9194)，接近硅光敏三極管的敏感波長。雖然砷化鎵發(fā)光二極管的輸出功率比鎢絲燈泡低，但是它是與硅光敏三極管相結(jié)合，有很高的轉(zhuǎn)換效率，最高可達30％左右。此外砷化鎵發(fā)光二極管的脈沖響應(yīng)時間約為幾十納秒，與光敏三極管組合可得到的響應(yīng)速度。這種快速的響應(yīng)特征，可以使光源工作在觸發(fā)狀態(tài)，從而減小功耗和熱耗散。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!2.光電元件光電元件包括有光電池和光敏三極管等部分。在采用固態(tài)光源時，需要選用敏感波長與光源相接近的光敏元件，以獲得高的轉(zhuǎn)換效率。在光敏元件的輸出端，常接有放大器，通過放大器得到足夠的信號輸出以防干擾的影響。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!3.光柵副a為刻線寬度，b為刻線間的縫隙寬度，a+b=W稱為光柵的柵距(或光柵常數(shù))。兩光柵之間的縫隙0.020.035mm。通常情況，a=b=w/2，也可以做成a:b=1.1:0.9?？叹€密度一般為每毫米(10、25、50、1000)線。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!1.莫爾條紋的形成原理圖4莫爾條紋形成原理chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!(1)長光柵莫爾條紋播放動畫chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!播放中……(3)圓弧莫爾條紋單擊準(zhǔn)備演示播放動畫chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!1.莫爾條紋的形成原理由圖5可見，在a-a線上，兩塊光柵的柵線重合，透光面積最大，形成條紋的亮帶，它是由一系列四棱形圖案構(gòu)成的；在d-d線上，兩塊光柵的柵線錯開，形成條紋的暗帶，它是由一些黑色叉線圖案組成的。因此莫爾條紋的形成是由兩塊光柵的遮光和透光效應(yīng)形成的。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!1.莫爾條紋的形成原理由圖可以看出，式中，α為亮(暗)帶的傾斜角；θ為兩光柵的柵線夾角。

BH為橫向莫爾條紋之間的距離；W為光柵常數(shù)。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!2.莫爾條紋技術(shù)的特點

(1)莫爾條紋運動對應(yīng)關(guān)系如光柵1沿著刻線垂直方向向右移動時，莫爾條紋將沿著光柵2的柵線向上移動；反之，當(dāng)光柵1向左移動時，莫爾條紋沿著光柵2的柵線向下移動。因此根據(jù)莫爾條紋移動方向就可以對光柵1的運動進行辨向。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!2.莫爾條紋技術(shù)的特點

(2)位移的放大作用θ越小，BH越大，這相當(dāng)于把柵距W放大了1/θ倍。例如θ=0.1°，則1/θ≈573，即莫爾條紋寬度BH是柵距W的573倍，這相當(dāng)于把柵距放大了573倍，說明光柵具有位移放大作用，從而提高了測量的靈敏度。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!6.2.3光柵的光路光路的形式圖6垂直透射式光路圖7反射式光路chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!6.2.3光柵的光路1.透射式光路在透明的玻璃上均勻地刻劃間距、寬度相等的條紋而形成的光柵叫做透射光柵。透射光柵的主光柵一般用普通工業(yè)用白玻璃，而指示光柵最好用光學(xué)玻璃。光源1發(fā)出的光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡2形成平行光束．垂直投射到光柵上，由主光柵3和指示光柵斗形成的莫爾條紋光信號由光電元件5接收。此光路適合于粗柵距的黑白透射光柵。光路特點是結(jié)構(gòu)簡單，位置緊湊，凋整使用聲便，目前應(yīng)用比較廣泛。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!6.2.3光柵的光路2.反射式光路在具有強反射能力的基體(不銹鋼或玻璃鍍金屬膜)上，均勻地刻劃間距、寬度相等的條紋而形成的光柵叫做反射光柵。光源6經(jīng)聚光鏡和場鏡3后形成平行光束，以一定角度射向指示光柵2，經(jīng)反射主光柵1反射后形成莫爾條紋，再經(jīng)反射鏡4和物鏡7在光電電池8上成像。該光路適用于黑白反射光柵。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!6.2.4辨向原理設(shè)主光柵隨被測零件正向移動10個柵距后，又反向移動1個柵距，也就是相當(dāng)于正向移動了9個柵距?？墒?，單個光電元件由于缺乏辨向本領(lǐng)，從正向運動的10個柵距得到了10個條紋信號，從反向運動的1個柵距又得到1個條紋信號，總計得到11個條紋信號。這和正向移動11個柵距得到的條紋信號數(shù)相同，因而這種測量結(jié)果是不正確的。如果能夠在物體正向移動時，將得到的脈沖數(shù)累加，而物體反向移動時可從已累加的脈沖數(shù)中減去反向移動的脈沖數(shù)，這樣就能得到正確的測量結(jié)果。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!6.2.4辨向原理圖11相距1/4BH的兩個光電元件chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!6.2.4辨向原理圖13辯向電路各點波形圖chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!6.2.4辨向原理主光柵反向移動時，莫爾條紋下移動，這時光電元件2的輸出電壓波形如圖（b）中曲線所示。光電元件1的輸出電壓波形如U1曲線所示，顯然U2超前U190°相角。與正向移動時情況相反。整形放大后的U2’仍超前U1’90°。

U1”是U1’反相后得到的方波。U1W’和U1W”是U1’和U1”兩個方波經(jīng)微分電路后得到的波形。由圖(b)可見，對于與門Y1，由于U1W’處于高電平時，U2’也處高電平，因此Y1有輸出；對于與門Y2，U1W”處于高電平，U2’處于低電平，因此與門Y2沒有信號輸出。因此加減控制觸發(fā)器置0，可逆計數(shù)器做減法計數(shù)。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!6.2.5細(xì)分技術(shù)圖14光柵位移與光強、輸出電壓的關(guān)系chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!6.2.5細(xì)分技術(shù)如以電壓輸出，即

uo——光電元件輸出的電壓信號；Uo——輸出信號中的平均直流分量；Um——輸出信號中正弦交流分量的幅值。由式可見，輸出電壓反映了位移量的大小。（6-2）chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!6.2.5細(xì)分技術(shù)細(xì)分技術(shù)就是在莫爾條紋變化一周期時，不只輸出一個脈沖，而是輸出若干個脈沖，以減小脈沖當(dāng)量，提高分辨力。1953年英國Ferranti公司提出了一個4相信號系統(tǒng)，在一個莫爾條紋周期實現(xiàn)4倍頻細(xì)分，并能鑒別移動方向，這就是4倍頻鑒相技術(shù)，是光柵測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并一直廣泛應(yīng)用至今。如柵距為4m的光柵，通過4倍頻技術(shù)，分辨力可從4m提高到1m。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!1.光學(xué)細(xì)分光學(xué)細(xì)分由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、成本高等原因，已很少使用。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!2.電子細(xì)分四細(xì)分方法一用4個依次相距BH/4的光電元件，獲得相位差90的4個正弦交流信號。用鑒零器鑒取4個信號的零電平，即在每個信號由負(fù)到正過零點時發(fā)出一個計數(shù)脈沖。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!2.電子細(xì)分圖15細(xì)分與未細(xì)分的波形比較chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!3.微機軟件細(xì)分大多數(shù)光柵數(shù)顯表都采用了微機軟件細(xì)分法。軟件細(xì)分法是將兩個相差

π/2的信號通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入微機，再利用一定的算法計算出莫爾信號的相位，即可推算出此時莫爾條紋內(nèi)的位置點，得到小于柵距的細(xì)分值，此值稱為小數(shù)。通過辨向電路輸出的大數(shù)脈沖，脈沖頻率對應(yīng)于莫爾條紋的變化頻率，脈沖當(dāng)量為光柵柵距值。經(jīng)過大、小數(shù)合并處理后，再經(jīng)過微機進行數(shù)值計算和碼制轉(zhuǎn)換等處理，即可得到測量值。優(yōu)點：得到高的細(xì)分?jǐn)?shù)，而且可以通過編程改變細(xì)分?jǐn)?shù)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高，非常適用于智能檢測與控制系統(tǒng)。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!6.2.6光柵傳感器的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域機床行業(yè)三坐標(biāo)測量機精密轉(zhuǎn)臺工廠自動化電機行業(yè)電子制造設(shè)備印刷行業(yè)造紙行業(yè)水利行業(yè)紡織行業(yè)天文望遠(yuǎn)鏡航空和航天測量參數(shù)長度角度速度加速度振動表面輪廓chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!1.長度計結(jié)構(gòu)chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!1.長度計chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!1.長度計量塊檢定和測量設(shè)備的檢測chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!1.長度計位置測量chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁!2.數(shù)控機床chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁!2.數(shù)控機床chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁!4.3橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)南京長江二橋是我國目前跨徑最大的斜拉橋，世界第三。chapter6數(shù)字傳感器-光柵共84頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁!橋梁是公路、鐵路運輸線路、城市交通網(wǎng)絡(luò)上的關(guān)鍵設(shè)施，是國家的經(jīng)濟命脈。它們在國民經(jīng)濟及社會生活中起著十分重要的作用，如何確保橋梁特別是大型橋梁經(jīng)常處于健康狀態(tài)這一問題愈來愈受到橋梁工程界的重視。由于傳統(tǒng)的傳感技