光栅传感器的发展前景.ppt

文档介绍：光栅测量系统
倪霞林
机械工程及自动化学院
THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY
机电一体化技术
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
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机电一体化技术
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/mm
25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
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机电一体化技术
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 )
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机电一体化技术
光栅传感器的结构和工作原理
光栅传感器的结构
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机电一体化技术
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
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机电一体化技术
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
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机电一体化技术
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
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机电一体化技术
莫尔条纹(Moire)
方向性:垂直于角平分线,当夹角很小时
→与光栅移动方向垂直
同步性:光栅移动一个栅距
→莫尔条纹移动一个间距
→方向对应
放大性:夹角θ很小
→ B>>W
→光学放大
→提高灵敏度
可调性:夹角θ↓
→条纹间距B↑→灵活
准确性:大量刻线
→误差平均效应
→克服个别/局部误差
→提高精度
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机电一体化技术
莫尔条纹(Moire)的特性