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1、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 ：n 频 率 形 式 （ 单 位 时 间 内 脉 冲 数 目 ）n 脉 冲 周 期 （ 发 一 个 脉 冲 所 需 时 间 ）n 数 字 或 代 码 的 形 式 http:/ 第 一 节 光 栅 数 字 式 传 感 器n 分 类n 光 栅 传 感 器 基 本 原 理 结 构n 测 量 电 路n 应 用 http:/ 分 类 ： 计 量 光 栅物 理 光 栅 （ 衍 射
2、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 ：n 光 栅 传 感 器 的 工 作 基 础 莫 尔 条 纹n 莫 尔 条 纹 的 形 成n 莫 尔 条 纹 的 重 要 特 性n 光 栅 传 感 器 的 结 构n 透 射 式 圆 光 栅 传 感 器 http:/
3、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 ：n 运 动 的 对 应 性 ；n 莫 尔 条 纹 的 位 移 放 大 作 用 ；n 误 差 平 均 效 应 。 WWWB 222sin2 http:/ 光
4、 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 ：n 垂 直 透 射 式n 透 射 分 光 式n 反 射 式n 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
5、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 ：n 光 电
6、转 换 电 路n 辨 向 电 路n 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
7、形 辨向电路 可逆计数器 http:/ 细 分 原 理 ：v信 号 细 分 电 路 又 称 为 插 补 器 。v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
8、分 ：n 典 型 五 倍 频 细 分 集 成 芯 片 C5192,C5193 http:/ 应 用 ：n 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:/ 型 号 BG 1 BG 1A光 栅 栅 距 40m（ 0.040mm） 、 20m（ 0.020mm） 、 10m（ 0.010mm）光 栅 测 量 系统 透 射 式 红 外 光 学 测 量 系 统 ， 高 精 度 性 能 的 光 栅 玻 璃 尺读 数 头 滚 动系 统 垂 直 式 五 轴 承 滚 动 系 统 ， 优 异 的重 复 定 位 性 ， 高 精 度 测
9、量 精 度 45 五 轴 承 滚 动 系 统 ， 优 异 的 重 复定 位 性 ， 高 等 级 的 测 量 精 度防 护 尘 密 封 采 用 特 殊 的 耐 油 、 耐 蚀 、 高 弹 性 及 抗 老 化 塑 胶 ， 防 水 、 防尘 优 良 ， 使 用 寿 命 长分 辨 率 1m 2m 5m 10m有 效 行 程 50 3000mm 每 隔 50mm一 种 长 度 规 格 （ 整 体 光 栅 不 接 长 ）工 作 速 度 20米 /分 钟工 作 环 境 温 度 0 50 湿 度 90(20 5 ) 工 作 电 压 5V 5% 12V 5%输 出 电 压 TTL 正 弦 波 BG1型光栅传感器
10、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 0.8 0.15mm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:/
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