文档介绍：教学 内容与 教学过 程设计
位移检测
K理论学习』
任务一认识位移传感器
—、电阻尺
将被测量转换为电阻变化是电阻传感器的基本思路，电阻式位移传感器由位移转换为电 阻的原理如图2-1 (a)所示。对于一般的导体电阻有如下公式
图2-16光栅尺
透射光栅的光路如图2- 17所示，从上向下透过两个光栅在光电传感器上产生莫尔条纹, 通过光电传感器的明暗变化次数实现检测。
图2-17透射光栅的光路
光栅检测原理
莫尔条纹有如下重要特性。
掌握光栅传感器 的组成及原理。
莫尔条纹由光栅的大量刻线共同形成，对线纹的刻画误差有平均抵消作用，能在很 大程度上消除短周期误差的影响。也就是说，光栅上刻画的条纹误差对明暗条纹的影响相对 降低，这样可更容易制造光栅。
两个光栅相对运动时(光栅条纹的垂直方向)，莫尔条纹也在上下运动，移动一个 栅距(两个光栅条纹之间的距离)，在光电传感器上某一点的光强也变化一个周期。
莫尔条纹的间距与两个光栅条纹夹角的关系为B=W2 sin6 2«We (2-5)式中，B为 莫尔条纹的间距(m)； W为光栅栅距(m)；。为两个光栅之间的夹角(° )。
光电元件接收莫尔条纹移动时光强的变化，则将光信号转换为如图2-18所示的光强信 号，图2-18光栅位移明暗位置与光强之间的关系在光电传感器件的固定位置上，光强弱的信 号实际上是由明暗位置关系决定的（如图2-18 ±部所示某一光电器件部位的光接收信号，黑
色代表无光,
图2-18光栅位移明暗位置与光强之间的关系
辨向原理
为了判断方向，可以使用两套光电转换装置。令它们在空间的相对位置有一定的关系， 从而保证它们产生的信号在相位上相差1/4周期，如图2-19所示，标尺光栅可分为上下两个 部分，两个部分栅距相同，下光栅比上光栅错后1/4栅距，即1/4周期。同样，在接收光强 的地方设置两个光电传感器，分别为光敏元件1和光敏元件2O
□□□□□□□□□DO
□□□□□□□□□□□
图2-19两个相位差1/4周期的标尺光栅
如图2-20所示，当光栅正向移动时，光敏元件2比光敏元件1先感光，此时，与门Y1 有输出，它控制加减触发装置，使可逆计数器的加法母线为高电位。
图2-20辨向系统流程
结合图2-20讲解 辨向系统流程。
细分技术简介
二、光栅检测系统的几个关键问题
检测精度
光栅线位移传感器的检测准确度，首先取决于标尺光栅刻线划分度的质量和指示光栅扫 描的质量（栅线边沿清晰至关重要），其次才是信号处理电路的质量和指示光栅沿标尺光栅导 向的误差。影响光栅尺检测准确度的因素主要是在光栅整个检测长度上的位置偏差和光栅一 个信号周期内的位置偏差。
信号处理
为了保证检测的精度，除了对光栅的刻划质量和运动精度有要求外，还必须对光栅的莫 尔条纹信号的质量加以要求，因为这影响电子细分的精度，也就是影响光栅检测信号的细分 数（倍频数）和检测分辨力（检测步距）。栅距的细分数和准确性也影响光栅检测系统的准确
度和检测步距。对莫尔条纹信号质量的要求主要是信号的正弦性和正交性要好，信号直流电 平漂移要小。对读数头中的光电转换电路和后续的数字化插补电路要求频率特性好，才能保 证检测速度大。
光栅的参考标记和绝对坐标
1） 光栅绝对位置的确立