《光柵傳感器》PPT課件.ppt

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1、第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用第 七 章 光 柵 傳 感 器 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 7.1 光 柵 基 礎(chǔ)1.光 柵 的 結(jié) 構(gòu) 光 柵 是 在 一 塊 長(zhǎng) 條 型 （ 圓 形 ） 光 學(xué) 玻 璃 （ 或金 屬 ） 上 均 勻 刻 上 許 多 寬 度 相 等 的 刻 線 ， 形 成 透光 與 不 透 光 相 間 排 列 的 光 電 器 件 。 柵 線 光 柵 上 的 刻 線 ， 寬 度 a 縫 隙 寬 度 b 柵 距 w=a+b（ 也 稱 光 柵 常 數(shù) ） 第 七 章 光 柵 傳

2、 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 2、 分 類(lèi) 按 原 理 和 用 途 ： 物 理 光 柵 和 計(jì) 量 光 柵 物 理 光 柵 ： 刻 線 細(xì) 密 ,利 用 光 的 衍 射 現(xiàn) 象 ,主要 用 于 光 譜 分 析 和 光 波 長(zhǎng) 等 量 的 測(cè) 量 。 計(jì) 量 光 柵 ： 主 要 利 用 莫 爾 現(xiàn) 象 實(shí) 現(xiàn) 長(zhǎng) 度 、 角度 、 速 度 、 加 速 度 、 振 動(dòng) 等 幾 何 量 的 測(cè) 量 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 2、 分 類(lèi) 按 光 的 走 向 ： 透 射 式 （ 玻 璃 ） 和 反 射 式 （

3、 金 屬 ） 透 射 式 光 柵 ： 刻 劃 基 面 采 用 玻 璃 材 料 反 射 式 光 柵 ： 刻 劃 基 面 采 用 金 屬 材 料 按 柵 線 形 式 ： 黑 白 光 柵 （ 幅 值 光 柵 ） 和 閃 耀 光 柵 （ 相 位 光柵 ） 黑 白 光 柵 ： 利 用 照 相 復(fù) 制 工 藝 加 工 而 成 ,其 柵 線 與 縫 隙為 黑 白 相 間 結(jié) 構(gòu) ； 相 位 光 柵 ： 橫 斷 面 呈 鋸 齒 狀 ,常 用 刻 劃 工 藝 加 工 而 成 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 2、 分 類(lèi) 按 應(yīng) 用 類(lèi) 型 ： 長(zhǎng) 光 柵

4、和 圓 光 柵 長(zhǎng) 光 柵 ： 刻 劃 在 玻 璃 尺 上 的 光 柵 ， 也 稱 為 光 柵 尺 ，刻 線 相 互 平 行 ； 用 于 測(cè) 量 長(zhǎng) 度 或 線 位 移 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用構(gòu)成：主光柵 - 標(biāo)尺光柵，定光柵；指示光柵 - 動(dòng)光柵長(zhǎng)度 - 測(cè)量范圍；刻線密度 - 測(cè)量精度 ( 10、25、50、100、125線/mm ) 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 圓 光 柵 ： 在 圓 盤(pán) 玻 璃 上 刻 線 ， 用 來(lái) 測(cè) 量 角 度 或 角 位 移 . w a b 放大

5、(a) 長(zhǎng)光柵 (b) 圓光柵 放大 w a b 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用柵 距柵 線 寬 度縫 隙 寬 度柵 距 角 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 圓 光 柵 分 類(lèi) ：根 據(jù) 柵 線 刻 劃 的 方 向 ， 圓 光 柵 分 三 種 ： 徑 向 光 柵 : 其 柵 線 的 延 長(zhǎng) 線 全 部 通 過(guò) 光 柵 盤(pán) 的 圓 心 ； 切 向 光 柵 : 其 全 部 柵 線 與 一 個(gè) 和 光 柵 盤(pán) 同 心 的 直 徑 只有 零 點(diǎn) 兒 或 幾 個(gè) 毫 米 的 小 圓 相 切 ; 環(huán) 形

6、 光 柵 : 一 簇 等 間 距 同 心 圓 組 成 .若 按 光 線 的 走 向 ， 圓 光 柵 只 有 透 射 光 柵 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用(a) 徑向光柵 (b) 切向光柵 (c) 環(huán)形光柵 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 3.莫 爾 條 紋1).莫 爾 條 紋 的 形 成 及 其 特 征 當(dāng) 指 示 光 柵 和 主 光 柵 的 刻 線 相 交 一 個(gè) 微 小 的夾 角 時(shí) , 光 源 照 射 光 柵 尺 ， 由 于 擋 光 效 應(yīng) ， 兩塊 光 柵 刻 線 的 相 交

7、處 形 成 暗 帶 ， 而 在 刻 線 彼 此錯(cuò) 開(kāi) 處 形 成 亮 帶 。 在 與 光 柵 線 紋 大 致 垂 直 的 方向 上 , 產(chǎn) 生 出 亮 暗 相 間 的 條 紋 , 這 些 條 紋 稱 為“ 莫 爾 條 紋 ” 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 莫 爾 條 紋 演 示 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 長(zhǎng) 光 柵 橫 向 莫 爾 條 紋 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 橫向莫爾條紋：由于兩光柵的柵線夾角 很小，條紋近似與柵線的

8、方向垂直，故稱為橫向莫爾條紋。縱向莫爾條紋：當(dāng)柵線的夾角0，且兩光柵柵距不等時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋。光閘莫爾條紋：當(dāng)柵線的夾角0, 且兩光柵柵距相等時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 橫向莫爾條紋光閘莫爾條紋 縱向莫爾條紋 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 2) 莫 爾 條 紋 的 特 征 、 位 移 放 大 作 用2sin 2w WB 相 鄰 兩 條 莫 爾 條 紋 間 距 B與 柵 距 w及 兩 光 柵 夾 角 的 關(guān) 系 為 ： w a b a b a a b a b a B

9、w 2 1 B 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 1W BB k W 結(jié) 論 ： 越 小 , k越 大 ， B越 大 。例 如 ： =0.1 ， W=0.02mm時(shí) =0.1 =0.1 2 /360=0.00175432rad 則 ： B=11.4592mm。莫 爾 條 紋 間 距 放 大 了 光 柵 間 距 ， 令 k為 放 大 系 數(shù) ，則 ： 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 、 運(yùn) 動(dòng) 對(duì) 應(yīng) 關(guān) 系 通 過(guò) 莫 爾 條 紋 的 運(yùn) 動(dòng) 特 性 判 別 光 柵 的 運(yùn) 動(dòng) 特 性光 柵

10、移 動(dòng) 一 個(gè) 柵 距 ， 莫 爾 條 紋 移 動(dòng) 一 個(gè) 條 紋 間 隔 ；光 柵 改 變 運(yùn) 動(dòng) 方 向 ， 莫 爾 條 紋 隨 之 改 變 運(yùn) 動(dòng) 方 向 。當(dāng) 移 動(dòng) 的 刻 線 數(shù) i和 角 度 一 定 時(shí) ， 莫 爾 條 紋 間 距 B與 移 動(dòng) 距 離 x成 正 比 ， 即 ： /W x i xB i 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 誤 差 的 平 均 效 應(yīng) 光 電 元 件 對(duì) 光 柵 的 柵 距 誤 差 具 有 平 均 消 差 作 用 。u莫 爾 條 紋 由 光 柵 的 大 量 刻 線 形 成 , 幾 條 刻 線 的 柵距

11、誤 差 或 斷 裂 對(duì) 莫 爾 條 紋 的 位 置 和 形 狀 影 響 甚 微 。能 在 很 大 程 度 上 消 除 短 周 期 誤 差 的 影 響 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 工 作 原 理 ： 利 用 光 柵 的 莫 爾 條 紋 現(xiàn) 象 實(shí) 現(xiàn) 幾 何 量 的 測(cè) 量 ： 光 柵的 相 對(duì) 移 動(dòng) 使 透 射 光 強(qiáng) 度 呈 周 期 性 變 化 ， 光 電 元 件把 這 種 光 強(qiáng) 信 號(hào) 變 為 周 期 性 變 化 的 電 信 號(hào) ， 由 電 信號(hào) 的 變 化 即 可 獲 得 光 柵 的 相 對(duì) 移 動(dòng) 量 。 特 點(diǎn) ： 數(shù)

12、字 式 傳 感 器 ： 能 把 被 測(cè) 的 模 擬 量 直 接 轉(zhuǎn) 換 成 數(shù) 字量 。 與 模 擬 傳 感 器 相 比 ， 數(shù) 字 式 傳 感 器 抗 干 擾 能 力強(qiáng) ,穩(wěn) 定 性 強(qiáng) ;易 于 微 機(jī) 接 口 ,便 于 信 號(hào) 處 理 和 實(shí) 現(xiàn) 自動(dòng) 化 測(cè) 量 。7.2 光柵傳感器的工作原理 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 一 、 光 電 轉(zhuǎn) 換 原 理 1 光 源 ； 2 聚 光 鏡 ； 3 光 柵 主 尺 ； 4 指 示 光 柵 ；5 光 敏 元 件 ； 6 莫 爾 條 紋 ； 7 光 強(qiáng) 分 布 第 七 章 光 柵 傳 感 器

13、 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 光 閘 莫 爾 條 紋 光 電 轉(zhuǎn) 換 原 理 理 想 情 況 ：三 角 形 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用0 02 2sin( ) sin , ( )Wm mU U U x U U xW 二 、 光 閘 莫 爾 條 紋 測(cè) 量 位 移 原 理 當(dāng) 光 電 元 件 5接 收 到 明 暗 相 間 的 正 弦 信 號(hào) 時(shí) ,根 據(jù)光 電 轉(zhuǎn) 換 原 理 將 光 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為 電 信 號(hào) 。 當(dāng) 主 光 柵 移 動(dòng)一 個(gè) 柵 距 w時(shí) ,電 信 號(hào) 則 變 化 了 一 個(gè) 周 期 。 光

14、電 元 件 輸出 波 形 為 ：直 流 分 量 交 流 分 量 光 柵 相 對(duì)位 移 量 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 當(dāng) 波 形 重 復(fù) 到 原來(lái) 的 相 位 和 幅 值 時(shí) ,相 當(dāng) 于 光 柵 移 動(dòng) 了一 個(gè) 柵 距 w,如 果 光柵 相 對(duì) 位 移 了 N個(gè)柵 距 ,此 時(shí) 位 移x=NW。 因 此 ,只 要 能 記 錄移 動(dòng) 過(guò) 的 莫 爾 條 紋數(shù) N,就 可 以 知 道 光柵 的 位 移 量 x值 。這 就 是 利 用 光 閘 莫爾 條 紋 測(cè) 量 位 移 的原 理 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳

15、 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 三 、 辨 向 原 理 及 辨 向 電 路1） 辨 向 的 原 因 當(dāng) 指 示 光 柵 無(wú) 論 向 前 或 向 后 移 動(dòng) 時(shí) ， 在一 固 定 點(diǎn) 安 裝 的 光 電 元 件 只 能 接 收 到 莫 爾 條紋 明 暗 交 替 的 變 化 ， 后 面 的 數(shù) 字 電 路 都 將 發(fā)生 同 樣 的 計(jì) 數(shù) 脈 沖 ， 從 而 無(wú) 法 辨 別 光 柵 移 動(dòng)的 方 向 ， 也 不 能 正 確 測(cè) 量 出 有 往 復(fù) 移 動(dòng) 時(shí) 位移 的 大 小 。 因 而 必 須 在 測(cè) 量 電 路 中 加 入 辨 向電 路 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳

16、 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 2） 辨 向 原 理 與 辨 向 電 路 為 辨 別 主 光 柵 的 移 動(dòng) 方 向 ,需 要 有 兩 個(gè) 具 有 相 差的 莫 爾 條 紋 信 號(hào) 同 時(shí) 輸 入 來(lái) 辨 別 移 動(dòng) 方 向 ,且 兩 個(gè)莫 爾 條 紋 信 號(hào) 相 差 90 相 位 。 實(shí) 現(xiàn) 的 方 法 是 在 相 隔 B 4條 紋 間 隔 的 位 置 上 安裝 兩 只 光 敏 元 件 ,當(dāng) 莫 爾 條 紋 移 動(dòng) 時(shí) 兩 個(gè) 狹 縫 的 亮度 變 化 規(guī) 律 完 全 一 樣 ,相 位 相 差 2。 滯 后 還 是超 前 完 全 取 決 于 光 柵 的 運(yùn) 動(dòng) 方 向 。 這 種 區(qū) 別 運(yùn)

17、動(dòng)方 向 的 方 法 稱 為 位 置 細(xì) 分 辨 向 原 理 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用圖7.5 辨向原理 M1 M2 莫爾條紋 A C B D BB 4 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 1、 2 光 電 元 件 ； 3 指 示 光 柵 ； 4 莫 爾 條 紋 ； A 光 柵 移 動(dòng) 方 向 ； B 莫 爾 條 紋 移 動(dòng) 方 向 ； U1 元 件 AB對(duì) 應(yīng) 的 輸 出 電 壓 ； U2 元 件 CD對(duì) 應(yīng) 的 輸 出 電 壓 ； 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22

18、 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 AB與 CD兩 個(gè) 狹 縫 在 結(jié) 構(gòu) 上 相 差 2,所 以 它 們?cè)?光 電 元 件 上 取 得 的 信 號(hào) 必 是 相 差 2。 AB為 主 信 號(hào) ,CD為 門(mén) 控 信 號(hào) 。 當(dāng) 主 光 柵 作 正 向 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ,CD產(chǎn) 生 的 信 號(hào) 只 允 許 AB產(chǎn)生 的 正 脈 沖 通 過(guò) ,門(mén) 電 路 在 可 逆 計(jì) 數(shù) 器 中 作 加 法 運(yùn)算 ； 當(dāng) 主 光 柵 作 反 方 向 移 動(dòng) 時(shí) ,則 CD產(chǎn) 生 的 負(fù) 值 信 號(hào) 只讓 AB產(chǎn) 生 的 負(fù) 脈 沖 通 過(guò) ,門(mén) 電 路 在 可 逆 計(jì) 數(shù) 器 中 作減 法 運(yùn) 算 。 第 七 章 光

19、柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 辨 向 電 路 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 U1和 U2經(jīng) 過(guò) 整 形 后 得 兩 個(gè) 方 波 信 號(hào) U1和 U2 。 U1產(chǎn) 生 計(jì) 數(shù) 脈 沖 ， U2的 電 平 狀 態(tài) 作 為 與 門(mén) 的 控制 信 號(hào) , 來(lái) 控 制 在 不 同 的 移 動(dòng) 方 向 時(shí) , U1所 產(chǎn) 生 的脈 沖 輸 出 路 線 。 這 樣 就 可 以 根 據(jù) 運(yùn) 動(dòng) 方 向 正 確 的 給出 加 計(jì) 數(shù) 脈 沖 或 減 計(jì) 數(shù) 脈 沖 , 再 將 其 輸 入 可 逆 計(jì) 數(shù)器 , 實(shí) 時(shí) 顯

20、 示 出 相 對(duì) 于 某 個(gè) 參 考 點(diǎn) 的 位 移 量 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 當(dāng) 光 柵 沿 A向 移 動(dòng) 時(shí) ,莫 爾 條 紋 向 B向 移 動(dòng) 。 U2超 前U1 90 。 U1經(jīng) 微 分 電 路 后 產(chǎn) 生 的 脈 沖 （ 如 圖 中 實(shí) 線所 示 ） 正 好 發(fā) 生 在 U2的 “ 1” 電 平 時(shí) , 從 而 經(jīng) Y1輸 出一 個(gè) 加 計(jì) 數(shù) 脈 沖 ; 而 U1經(jīng) 反 相 并 微 分 后 產(chǎn) 生 的 脈 沖（ 如 圖 中 虛 線 所 示 ） 則 與 U2的 “ 0” 電 平 相 遇 , 與 門(mén)Y2被 阻 塞 , 無(wú)

21、 脈 沖 輸 出 。 當(dāng) 光 柵 沿 A反 方 向 移 動(dòng) 時(shí) , 莫 爾 條 紋 向 B反 向 移 動(dòng) 。U1超 前 U290 。 U1的 微 分 脈 沖 發(fā) 生 在 U2為 “ 0” 電 平時(shí) , 與 門(mén) Y1無(wú) 脈 沖 輸 出 ; 而 U1的 反 相 微 分 脈 沖 則 發(fā)生 在 U 2的 “ 1” 電 平 時(shí) , 與 門(mén) Y2輸 出 一 個(gè) 減 計(jì) 數(shù) 脈 沖 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用辨 向 電 路 各 點(diǎn) 波 形 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 第 七 章 光 柵 傳 感

22、 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 7.3 莫 爾 條 紋 細(xì) 分 技 術(shù) 目 的 ： 提 高 分 辨 力 （ 測(cè) 量 更 小 的 位 移 量 ） 。 細(xì) 分 方 法 ： 1.增 加 光 柵 刻 線 密 度 ； 2.電 子 細(xì) 分 ； 3.機(jī) 械 和 光 學(xué) 細(xì) 分 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 電 子 細(xì) 分 ： 在 一 個(gè) 柵 距 即 一 個(gè) 莫 爾 條 紋 信 號(hào) 變 化 周期 內(nèi) , 發(fā) 出 n個(gè) 脈 沖 , 每 個(gè) 脈 沖 代 表 原 來(lái) 柵 距 的1/n。 由 于 細(xì) 分 后 計(jì) 數(shù) 脈 沖 頻 率 提

23、 高 了 n倍 , 因 此也 稱 之 為 n倍 頻 法 。通 常 采 用 的 電 子 細(xì) 分 方 法 有 ： 四 倍 頻 細(xì) 分 和 電 橋 細(xì)分 等 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 1. 四 倍 頻 細(xì) 分 方 案 ： 在 一 個(gè) 莫 爾 條 紋 寬 度 上 并 列 放 置 四 個(gè) 光 電元 件 ， 得 到 四 個(gè) 相 差 依 次 為 /2的 電 壓 信 號(hào) ； 或 在相 差 B/4位 置 上 安 放 兩 個(gè) 光 電 元 件 ， 得 到 兩 個(gè) 相 差 /2電 壓 信 號(hào) ， 將 這 兩 個(gè) 信 號(hào) 整 形 、 反 相 后 得 到 四個(gè)

24、 依 次 相 差 /2的 電 壓 信 號(hào) 。 在 光 柵 作 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 經(jīng) 過(guò) 微 分 電 路 ， 在 正 向 運(yùn)動(dòng) 時(shí) ， 得 到 四 個(gè) 微 分 脈 沖 （ 加 計(jì) 數(shù) 脈 沖 ） ； 反 向 運(yùn)動(dòng) 時(shí) ， 得 到 四 個(gè) 微 分 脈 沖 （ 減 計(jì) 數(shù) 脈 沖 ） 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用相 距 B/4放 置 四 個(gè) 光 電 元 件 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用四 倍 頻 細(xì) 分 電 路 原 理 框 圖 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳

25、感 器 原 理 及 應(yīng) 用細(xì) 分 前 后 比 較 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 7.4 光 柵 傳 感 器 的 光 學(xué) 系 統(tǒng)組 成 ： 光 源 、 透 鏡 、 光 柵 、 光 敏 元 件光 源 ： 白 熾 燈 或 其 它 發(fā) 光 元 件 ；透 鏡 ： 把 光 線 變 成 平 行 光 束 照 射 在 光 尺 上 ；光 敏 元 件 ： 輸 出 電 壓 信 號(hào) ；形 式 ： 透 射 直 讀 式 、 反 射 直 讀 式 、 反 射 積 分 式 等 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 1、透射直讀式特

26、 點(diǎn) ： 光 電 元 件 采 用 四 極 硅 光 電 池 構(gòu) 成 四 細(xì) 分 直 讀 式 分 光系 統(tǒng) ， 輸 出 的 四 路 電 信 號(hào) 相 位 依 次 相 差 /2， 相 當(dāng) 于 對(duì) 莫爾 條 紋 信 號(hào) 進(jìn) 行 四 細(xì) 分 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 特 點(diǎn) ： 標(biāo) 尺 光 柵 為 反 射 式光 柵 ， 光 源 經(jīng) 透 鏡 成 平 行 光束 并 以 一 定 角 度 射 向 指 示光 柵 ， 莫 爾 條 紋 是 由 標(biāo) 尺光 柵 反 射 回 來(lái) 的 光 線 與 指示 光 柵 相 互 作 用 而 成 。（b）反射直讀式2、 反 射

27、直 讀 式 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 特 點(diǎn) ： 只 用 一 個(gè) 閃 耀 光 柵 作 主 光 柵 ， 沒(méi) 有 指 示 光 柵 ， 利用 光 的 衍 射 和 干 涉 現(xiàn) 象 測(cè) 量 位 移 。3、 反 射 積 分 式 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 7.5 光 柵 傳 感 器 的 應(yīng) 用 由 于 光 柵 傳 感 器 測(cè) 量 精 度 高 、 動(dòng) 態(tài) 測(cè) 量 范 圍廣 、 可 進(jìn) 行 無(wú) 接 觸 測(cè) 量 、 易 實(shí) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 的 自 動(dòng) 化 和數(shù) 字 化 ， 因 而 在 機(jī) 械 工 業(yè) 中

28、 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 光 柵 傳 感 器 通 常 作 為 測(cè) 量 元 件 應(yīng) 用 于 機(jī) 床 定位 、 長(zhǎng) 度 和 角 度 的 計(jì) 量 儀 器 中 ， 并 用 于 測(cè) 量 速 度 、加 速 度 、 振 動(dòng) 等 。 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 例 : 光柵式萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀 第 七 章 光 柵 傳 感 器 2021-4-22 傳 感 器 原 理 及 應(yīng) 用 光 源 ： 紅 外 發(fā) 光 二 極 管 主 光 柵 ： 透 射 式 黑 白 振 幅 光 柵 ； 指 示 光 柵 ： 四 裂 相 光 柵 ， 得 到 四 路 相 位 差 依 次 為 /2的 原 始 信 號(hào) ； 光 電 元 件 ： 光 電 三 極 管 四 路 原 始 信 號(hào) 經(jīng) 差 分 放 大 器 放 大 、 移 相 電 路 分 相 、整 形 電 路 整 形 、 倍 頻 電 路 細(xì) 分 、 辯 相 電 路 辯 相 后進(jìn) 入 可 逆 計(jì) 數(shù) 器 計(jì) 數(shù) ， 由 顯 示 器 顯 示 讀 出 。