《传感器与检测技术》课程教学课件（PPT讲稿）第13章数字式传感器 13.2 光栅传感器

13.2.1 光栅传感器的结构 13.2.2 莫尔条纹形成的原理 13.2.3 莫尔条纹技术的特点 13.2.4 光栅的光路 13.2.5 辨向原理 13.2.6 细分技术

团购合买资源类别：文库，文档格式：PPT，文档页数：23，文件大小：1.25MB

13.2光栅传感器光精角感慕。13.2.1光栅传感器的结构 013.2.2 莫尔条纹形成的原理。13.2.3莫尔条纹技术的特点。13.2.4光栅的光路。13.2.5辨向原理 ●13.2.6细分技术

13.2 光栅传感器 ⚫ 13.2.1 光栅传感器的结构 ⚫ 13.2.2 莫尔条纹形成的原理 ⚫ 13.2.3 莫尔条纹技术的特点 ⚫ 13.2.4 光栅的光路 ⚫ 13.2.5 辨向原理 ⚫ 13.2.6 细分技术光栅光栅角位移传感器

13.2.1光栅传感器的结构光栅传感器由：光源光源、透镜、 a 透镜光栅副（主光栅和指示光主光栅栅)、光电接 \透镜收元件组成。指示光栅光电元件返回

13.2.1 光栅传感器的结构光栅传感器由：光源、透镜、光栅副（主光栅和指示光栅）、光电接收元件组成。返回上一页下一页

光栅传感器光源：钨丝灯泡特点： (1)输出功率较大，工作范围较宽(-40℃到+130℃)， (2)它与光电元件相组合的转换效率低： (3)在机械振动和冲击条件下工作时，使用寿命将降低。。半导体发光器件： (1)转换效率高， (2)响应时间快。如砷化镓发光二极管，与硅光敏三极管相结合，转换效率最高可达 30%左右。砷化镓发光二极管的脉冲响应速度约为几十s,可以使光源工作在触发状态，从而减小功耗和热耗散。返回上一页下一

光栅传感器光源： ⚫ 钨丝灯泡特点：（1）输出功率较大，工作范围较宽（-40℃到+130℃），（2）它与光电元件相组合的转换效率低；（3）在机械振动和冲击条件下工作时，使用寿命将降低。 ⚫ 半导体发光器件: （1）转换效率高，（2）响应时间快。如砷化镓发光二极管，与硅光敏三极管相结合，转换效率最高可达 30%左右。砷化镓发光二极管的脉冲响应速度约为几十ns，可以使光源工作在触发状态，从而减小功耗和热耗散。返回上一页下一页

光栅副：指示光栅+主光栅 (a)主光栅 1放大 I (b)指示光栅 a+b=W称为光栅的栅距（或光栅常数）通常情况下，a=b=W/2 返上一页下一项

光栅副：指示光栅＋主光栅 a+b=W称为光栅的栅距（或光栅常数）通常情况下，a=b=W/2 返回上一页下一页

光电元件 ·包括：光电池和光敏三极管等部分。 ● 在采用固态光源时，需要选用敏感波长与光源相接近的光敏元件，以获得高的转换效率。在光敏元件的输出端，常接有放大器，通过放大器得到足够的信号输出以防干扰的影响。返回上一页

光电元件 ⚫ 包括：光电池和光敏三极管等部分。 ⚫ 在采用固态光源时，需要选用敏感波长与光源相接近的光敏元件，以获得高的转换效率。在光敏元件的输出端，常接有放大器，通过放大器得到足够的信号输出以防干扰的影响。返回上一页下一页

13.2.2莫尔条纹形成的原理横向莫尔条纹的斜率 tan a tan- 2 莫尔条纹间距 B AB= BC W W 0 2sin 2 莫尔条纹的宽度B由光栅常数与光栅夹角决定

13.2.2 莫尔条纹形成的原理 2 tan tan   = 横向莫尔条纹的斜率莫尔条纹间距    BC W W BH = AB = =  2 2sin 2 sin 莫尔条纹的宽度BH由光栅常数与光栅夹角决定返回上一页下一页

13.2.3莫尔条纹技术的特点 (1)对应关系 (2)放大作用 (3)平均效应返回上一页下一页

13.2.3 莫尔条纹技术的特点（1）对应关系（2）放大作用（3）平均效应返回上一页下一页

()对应关系：莫尔条纹的移动量，移动方向与光栅尺的位移量，位移方向具有对应关系。在光栅测量中，不仅可以根据莫尔条纹的移动量来判断光栅尺的位移量，而且可以根据莫尔条纹的移动方向来判定标尺光栅的位移方向。 (b)放大作用：在两光栅尺栅线夹角0较小的情况下，莫尔条纹宽度 B和光栅栅距W,栅角0之间有下列近似关系。 2sin 若W=0.02mm,0=0.00174532rad,则B=11.4592mm,这说明莫尔条纹间距对光栅栅距有放大作用。 (©)平均效应：因莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同产生，所以对光栅刻线误差有一定的平均作用，这有利于消除短周期误差的影响

（a）对应关系：莫尔条纹的移动量，移动方向与光栅尺的位移量，位移方向具有对应关系。在光栅测量中，不仅可以根据莫尔条纹的移动量来判断光栅尺的位移量，而且可以根据莫尔条纹的移动方向来判定标尺光栅的位移方向。（b）放大作用：在两光栅尺栅线夹角θ较小的情况下，莫尔条纹宽度 B和光栅栅距W, 栅角θ之间有下列近似关系。若W=0.02mm,θ=0.00174532rad,则B=11.4592mm，这说明莫尔条纹间距对光栅栅距有放大作用。（c）平均效应：因莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同产生，所以对光栅刻线误差有一定的平均作用，这有利于消除短周期误差的影响。 2sin 2 w w    = 

()放大作用：调整夹角即可得到很大的莫尔条纹的宽度，起到了放大作用，又提高了测量精度。（2)莫尔条纹的光强度变化近似正弦变化，便于将电信号作进一步细分，即采用“倍频技术”。这样可以提高测量精度或可以采用较粗的光栅。 (3)光电元件对于光栅刻线的误差起到了平均作用。刻线的局部误差和周期误差对于精度没有直接的影响。因此可得到比光栅本身的刻线精度高的测量精度。这是用光栅测量和普通标尺测量的主要差别

（1）放大作用：调整夹角即可得到很大的莫尔条纹的宽度，起到了放大作用，又提高了测量精度。（2）莫尔条纹的光强度变化近似正弦变化，便于将电信号作进一步细分，即采用“倍频技术”。这样可以提高测量精度或可以采用较粗的光栅。（3）光电元件对于光栅刻线的误差起到了平均作用。刻线的局部误差和周期误差对于精度没有直接的影响。因此可得到比光栅本身的刻线精度高的测量精度。这是用光栅测量和普通标尺测量的主要差别

径向光栅进行角度测量指示光栅莫尔条纹度盘光栅当标尺光栅相对于指示光栅转动时，条纹即沿径向移动，测出条纹移动数目，即可得到标尺光栅相对指示光栅转动的角度。返回上一页下一页

径向光栅进行角度测量当标尺光栅相对于指示光栅转动时，条纹即沿径向移动，测出条纹移动数目，即可得到标尺光栅相对指示光栅转动的角度。返回上一页下一页

点击下载完整版文档（PPT格式）

共23页，试读结束，阅读完整版请下载

点击下载（PPT格式）

浏览记录