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光栅装置要定期用无尘布、无尘纸擦拭

浏览:1856次    2013-01-16,09:28:49


    光栅传感器有透射式和反射式两种,它们由光源、主光栅(或称标尺光栅)、指示光栅和光电元件等几部分构成。透射式光栅传感器结构,反射式光栅传感器的结构。
1.光源
    过去采用钨丝灯泡作为光源,它有较小的功率,工作温度范围可从~40~13012,但与光电兀件组合时,转换效率低,使用寿命短。现在都采用半导体发光器件,如砷化镓发光二极管可以

在一60~lOO~C~工作,发射光的峰值波长为9100~9400Ao,接近硅光敏三极管的峰值波长,因此有较高的转换效率,同Ll~-g有较快的响应速度(约为2t,s)。
    2.光栅付
   是由栅距相等的标尺光栅和指示光栅构成。两者在平行光的照射下形成莫尔条纹。标尺光栅是光栅装置中的主要部分,因此又称为主光栅。整个测量装置的精度主要由标尺光栅的精度来决

定。指示光栅比标尺光栅要短,两者相距为标尺光栅一般固定在被测物体上,且随被测物体的移动而移动,其长度取决于测量的范围。指示光栅与光电接收元件固定不动。
3.光电接收元件
    光电接收元件是用来敏感两块相对运动的光栅所产生的莫尔条纹的移动?在选择光电接收元件时,要考虑灵敏度、响应时间、光谱特性、稳定性、体积和成本等因素,一般采用光电池或光

敏三极管。硅光电池不需要外加电压,受光面积大,性能稳定,但响应时间长,灵敏度较低。光敏三极管灵敏度高,响应时间短,但稳定性较差。
9.2.3  光栅传感器的辨向原理与细分技术
1.辨向原理
    光栅传感器在实际应用中通常会遇到被测物体的正、反向移动问题。虽然莫尔条纹的移动方向也随着改变,但是单个光电接收元件在一个固定点接收莫尔条纹信号时,只能记录通过的条纹数目,而不能辨别条纹的移动方向。如何自动地辨别光栅移动的方向的过程称为辨向,要辨向就需要取得辨向信号。
    实际上,前面分析的莫尔条纹不是一条几何线,而是一个明、暗相问的带。两条暗带中心线之间的光强变化是从最暗到渐暗,到渐亮;又从最亮到渐暗,直到最暗的渐变过程。当两块光栅作相对运动时无尘布 , 无尘纸,莫尔条纹随之运动,这时莫尔条纹间距内某一固定点感受到的光强变化应它是一个非正弦的周期函数。由于两个光栅重叠时留有交变分量实测结果接近正弦波形。光栅移动一个栅距,光强就变化一个周期,当用光电元件作为检测元件接收光强的明、暗变化时,元件就会输出形状的电压或电流波形,也就将莫尔条纹移动时的明、暗光强的变化转换为相应电信号的变化。 
    如果将两个光电接收元件在莫尔条纹上按相隔1/4条纹间距放置。那么两光栅相对移动时,光电元件1和2分别输出信号。,和“z的波形。,和“,可以看成在一个直流分量上叠加一个交流分量。消除直流分量后,两个信号的相位差为90。的交流分量即可作为两个辨向信号,当主光栅向左移动时,莫尔条纹向下移动,则两个光电元件输出的辨向信号“,超前。将上述两个辨无尘布 , 无尘纸向信号送入辨向电路,即可辨别哪个信号超前,哪个信号滞后,这样,即可区分主光栅(标如前所述,与被测物体连为一体的主光栅每移动一个光栅栅距,莫尔条纹信号就相应地李些一个周期,若莫尔条纹信号每变化一个周期,计数器计一个数,则其分辨率就是一个光栅栅距。减小光栅栅距可以提高分辨率,但受加工精度等的限制,因此,光栅栅距不可能做得很小。为此,常需采用细分技术,在莫尔条纹信号的一个周期内,均匀地给出若干个计数脉冲,减小脉冲当量,即达到可提高分辨率的目的。由于细分后计数脉冲的频率提高了数倍,故又称为倍 频细分。常采用的倍频细分方法有四倍频细分(也称直接细分或位置细分)、电阻链细分、鉴相法细分、锁相法细分等几种。
    四倍频细分就是用四个光电元件依次相距  1/4莫尔条纹间距放置无尘布 , 无尘纸,获得依次相位差为90。的四个正弦波信号。用电子线路中的鉴零器分别鉴取四个信号的零电平,即每个信号由负到过零时发出一个计数脉冲,使得在莫尔条纹的一个周期内产生四个等间隔的计数脉冲,即实现了四倍频细分。四倍频细分也可以用两个相距1/4莫尔条纹间距的光电元件获得相位差依次为90。

的  四个正弦信号。实际上用辨向原理中的两个相位差为90。的辨别信号,加上将它们倒相后的两个信号就可获得这四个信号。关于其他的细分技术可参阅有关资料,这里不再赘述。