光栅传感器工作原理

光栅测量系统

数字信号检测系统的组成

数字信号检测系统的组成传感器整形电路放大器细分电路脉冲当量变换电路计数器寄存器计算机显示执行机构辨向电路数字信号检测系统的组成细分电路

光栅数字式传感器光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。20线-150线/mm25线-50线/mm透射式反射式为光栅常数，也称光栅栅距。数字信号检测系统的组成

光栅的分类按用途分物理光栅计量光栅利用光的衍射现象，主要用于光谱分析、光波长测量。利用莫尔条纹现象，主要用于长度、角度、速度、加速度、振动等物理量的测量。计量光栅长光栅圆光栅用于长度测量用于角度测量按光的走向透射式光栅反射式光栅按栅线的形式黑白光栅（幅值光栅）闪耀光栅（相位光栅）径向光栅切向光栅环形光栅长光栅---直线位移圆光栅---角位移

构成：

主光栅---标尺光栅，定光栅

指示光栅---动光栅长度---测量范围；刻线密度---测量精度

(10、25、50、100、125线/mm)

光栅传感器的结构和工作原理光栅传感器的结构

光栅传感器的结构和工作原理光源透镜主光栅指示光栅光电元件光栅副光路光栅传感器的结构按运动形式分：直线型---主光栅为直尺形→直线移动旋转型---主光栅为圆盘形→旋转运动按光学形式分：透射式---光源与光电元件在两侧→透射光反射式---光源与光电元件同一侧→反射光

光栅传感器的结构和工作原理光栅传感器的结构莫尔条纹的形成

光栅传感器的结构和工作原理光栅传感器的工作原理+-位移正弦波条纹宽度：

W-栅距，a-线宽，b-缝宽W=a+b，a=b=W/2

特例：当=0,w1=w2→B=→光闸莫尔条纹当=0,w1≠w2→纵向莫尔条纹均匀刻线主光栅指示光栅夹角明暗相间条纹莫尔条纹移动莫尔条纹（Moire）方向码性：雄垂直惧于角质平分嘱线，阶当夹掠角很屑小时→膏与光叠栅移袭动方货向垂尚直同步桃性：州光栅贝移动礼一个恰栅距→割莫尔连条纹慕移动汉一个饰间距→方仿向对壳应放大彼性：限夹角θ很小→B>叮>W→光学支放大→娇提高齿灵敏腊度可调误性：敢夹角θ↓→条纹究间距B↑南→灵活准确西性：远大量策刻线→厅误差劲平均意效应→钥克服议个别/局部佣误差→薄提高费精度莫尔恐条纹夜（Mo截ir谅e）的明特性光栅义传感辞器的衣结构案和工宴作原披理光栅刺传感拨器的论工作兆原理故抗被体测物免体位猫移＝碑栅距×脉冲俩数被测物体位移莫尔条纹移动正弦波方波脉冲通过光栅转换通过光电元件转移整形转换逻辑电压转换光栅缎传感搜器的期结构刺和工膀作原火理光栅尝传感追器的进工作遵原理光栅惑传感捕器特侄点精度振高：测长±(骑0.侨2+夫2×超10-6L)责μm，测角±0互.1卧″量程惭大：透射档式--啊-光栅桥尺长菠（米灭），反射若式--爱-几十越米响应荡快：可用房诚于动昼态测纸量增量悔式：增量吗码测己量闯→氏计数断电侦→数涛据消命失要求垦高：对环控境要这求高愤→温拼度、湿度敢、灰耗尘、找振动眨、移动贤精度成本看高：电路持复杂光栅挤传感渣器的朴结构树和工竭作原子理光栅肠传感昂器的剃工作朗原理光栅他传感搂器的及测量绪电路信号各种接口放大细分整形四倍频、判向加减计数正弦(余弦)信号方波信号数字叠信号信号转换光栅匹传感这器的倚测量倍电路信号历的形估成与她转换W光栅犹传感浸器的伴测量意电路信号增的形导成与绸转换标尺落光栅指示粒光栅假如移动了一个栅距得到四个信号：光栅山传感排器的坦测量馅电路信号舍的形疏成与联转换得到一对相位相差的正交差分信号正弦差分信号余弦差分信号光栅篇传感侦器的点测量联电路信号锻放大可得到相位差分别为，，的正弦信号＋－＋－光栅梁传感帜器的绳测量壁电路位移很信号一对正交位移信号：和位移的方向：正向时超前反向时超前位移的大小：可见位移大小的信息包含在信号的相位中。光栅技传感蜜器的辛测量魔电路电阻炒链细村分电撕路设，。则注：光栅境传感却器的旁测量饺电路五细年分电劝路光栅体传感耀器的搂测量哲电路信号昂整形正弦要信号困通过社电压绣比较询器，以整形奇为同饮周期牌的方分波信耍号。＋－电压比较器＋－电压比较器光栅帝传感徐器的杨测量榆电路五细乡丰分电免路信俗号处红理过丽程得到十路方波信号，其相位依次相差

光栅的传感志器的壳测量睁电路五细胀分电持路信沃号处竞理过乳程信号相位每变化就产生一个新的方波，所以得到5倍频（细分）。光栅遇传感素器的跟测量瞒电路五细烫分电厕路信翻号处予理过眯程得到五细分（倍频）后的，正交方波。光栅胞传感哪器的拉测量叼电路五细吵分电双路实丛现：74LS86异或门74LS86异或门21351113964138121051110412896231注：异或门74LS86：真值表：光栅浴传感缝器的长测量峡电路四细留分、唱判向档逻辑小结兵：光栅相对位移莫尔条纹正交正弦信号五细分正交方波信号细分剑后的任一个仓方波期信号吨是原剩正弦黎信号武按相冬位等胁分的吩五分数一，昏因此幼，分衡辨率柳提高午了五腔倍。细分币后的咸方波甜信号避仍是个一对颗正交传方波斩信号咸。光栅座传感秘器的导测量凑电路四细阁分、鞠判向叫逻辑关于洁正交沿方波疮信号减的讨余论：正交方波信号位移纯方向他信息店：正向鸽移动奇时，A超前B；反向送移动古时，B超前A。位移大小信息：相位。正交云方波箭信号差的状丛态变辞化规竿律：10110001正向移动时反向移动时结论亩：正交慈方波凝信号筐的状骗态变李化规债律为殖：正向液时00、10、11、01而反抬向时馋相反一个局方波得状态业改变针四次光栅刃传感希器的呆测量炮电路四细堪分、颂判向皮逻辑正交方波信号四细壁分：一个千方波错内状龄态改诱变四古次，游记录各下状塞态改中变的拆次数竞，则宜一个要方波紫又按笼相位暴被细详分为四等分刺。判向方：根据亚当前再时刻拨和前可一时乱刻的妥状态偏，可辫以判林断出彻位移住的方向。因此齿，在滑整个乏位移暂过程拼中，输我们畏只要长记录构下信厌号状义态的途变化旧次数咐，并万在正尼向时境做加励计数钉，反惜向时烧做减贯计数银。可哲得脉冲当量栅距；位移长度；总计数值；光栅眨传感搁器的规测量屋电路结果啦显示笑、打折印位移长度：总细分数显示打印其它处理例：一光栅数显系统，选用的光栅传感器，电子处理系统的电阻链细分数为25，后接4细分判向电路。问该系统的光栅栅距是多少？脉冲当量和最小分辨率分别是多少？当光栅移动了个栅距时，显示数应该是多少？线光栅栅距脉冲当量、最小分辨率均为显示数为光栅形传感伪器的侵应用密封式开启式光栅移传感喘器的绑应用日本信仓敷KB括T-散11突WA卧式乞加工赛中心光栅去传感脑器的绢应用思考挡与讨乌论：问题差：怎穷样制跃作一毅个简匀易的事长度举、角哗度、恶速度慰测量丽系统趴？3、两馅光电咬管之腾间的遥距离幕是多叮少？现怎么集调节堵？2、长拜度的姑最小室分辨方率怎坑么考喷虑？1、角出度的搬最小室最少当