【大学课件】数字式传感器.ppt

第四章 数字式传感器,常用数字式传感器有：光栅式传感器、磁栅式传感器、编码器、感应同步器,http:/,数字式传感器输出信号的特征：,频率形式（单位时间内脉冲数目）脉冲周期（发一个脉冲所需时间）数字或代码的形式,http:/,第一节 光栅数字式传感器,分类光栅传感器基本原理结构测量电路应用,http:/,分类：,计量光栅物理光栅（衍射光栅）,按原理和用途,按原理,透射光栅反射光栅,按光栅表面结构和作用原理,黑白光栅闪耀光栅（相位光栅）,按用途,长光栅圆光栅,径向光栅切向光栅,激光全息光栅、偏振光栅,玻璃相位光栅的断面,http:/,光栅传感器的结构和工作原理：,光栅传感器的工作基础莫尔条纹莫尔条纹的形成莫尔条纹的重要特性光栅传感器的结构透射式圆光栅传感器,http:/,莫尔条纹的形成：,栅尺结构,http:/,莫尔条纹的形成,遮光效应：两块光栅的刻线相交处形成亮带；一块光栅的刻线与另一块光栅的缝隙相交处形成暗带。,在和光栅刻线向垂直的方向上，就出现了明暗相间的条纹，这些条纹就是莫尔条纹。,http:/,莫尔条纹的重要特性：,运动的对应性；莫尔条纹的位移放大作用；误差平均效应。,http:/,光栅传感器的结构：,透射光栅传感器,1光源；2透镜；3主光栅；4指示光栅；5光电元件,组成：光栅付、光源、光电转换电路,http:/,透射式圆光栅传感器：,径向光栅,圆弧形莫尔条纹,http:/,环形莫尔条纹,切向光栅,http:/,光栅传感器常用光路：,垂直透射式透射分光式反射式镜像式,http:/,垂直透射式光路,1光源；2透镜；3主光栅；4指示光栅；5光电元件,http:/,http:/,http:/,透射分光式光路：,1光源；2准直透镜；3主光栅；4指示光栅；5透镜；6光阑；7光电元件,http:/,1主光栅；2指示光栅；3场镜；4反光镜；5聚焦透；6光源；7物镜；8光电元件,反射式光路：,http:/,http:/,镜像式光路：,1光源；2半透半反射镜；3聚光镜；4主光栅；5物镜；6反射镜；7光电元件,http:/,测量电路：,光电转换电路辨向电路细分电路,http:/,光电转换电路：,主光栅和指示光栅做相对位移产生了莫尔条纹，莫尔条纹需要经过转换电路才能将光信号转换成电信号。光栅传感器的光电转换系统由聚光镜和光敏元件组成，光敏元件可以将光量的变化转换成电阻或电能的变化。,http:/,辨向原理：,http:/,利用莫尔条纹测量位移的电路方框图：,光电元件,前置放大器,整形,辨向电路,可逆计数器,http:/,细分原理：,信号细分电路又称为插补器。采用电路的手段对周期性的测量信号进行插值，以提高辨率。,光栅细分的方法：,机械细分光学细分电路细分软件细分,直接细分（四倍频细分）细分电桥电阻链细分（五细分）鉴向法细分复合细分,http:/,1、直接细分（倍频细分）,http:/,2、移向电阻链细分（电桥细分法）,http:/,电阻链细分：,典型五倍频细分集成芯片C5192,C5193,http:/,应用：,用于机床、仪器做长度测量、坐标显示和数控系统的自动测量等。,http:/,BG1型光栅传感器的技术指标,http:/,在具体使用时要注意：（1）传感器应尽量安装在靠近设备工作台的床身基面上。（2）根据设备的行程选择传感器的长度，光栅传感器的有效长度应大于设备行程。（3）将传感器固定在设备工作台的基面上，确保主尺上端面同正面与移动方向平行，误差0.1mm。（4）读数头固定于相对于主尺的另一基面上，读数头与主尺之间应保持0.80.15mm的间隙，尽量使读数头安装在非运动部件上，以方便电缆线的固定。（5）在安装传感器的设备导轨上应装限位装置。（6）在使用环境有油污、铁屑等情况时，建议采用防护罩，防护罩应将主尺全部防护。,http:/,