光栅传感器1.ppt

①精度高。光栅式传感器在大量程测量长度或直线位移方面仅仅低于激光干涉传感器。在圆分度和角位移连续测量方面，光栅式传感器属于精度最高的。 光栅传感器的应用 ②大量程测量兼有高分辨力。感应同步器和磁栅式传感器也具有大量程测量的特点，但分辨力和精度都不如光栅式传感器。 ③可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化。 ④具有较强的抗干扰能力，对环境条件的要求不像激光干涉传感器那样严格，但不如感应同步器和磁栅式传感器的适应性强，油污和灰尘会影响它的可靠性。主要适用于在实验室和环境较好的车间使用。 光栅传感器的应用 近年来，我国设计和制造了很多新型光栅传感器。光栅传感器已在精密数控机床和仪器中作为定位、测长、测转角、测速、测振幅的检测元件，而且应用日趋广泛。 光栅传感器的应用 光栅传感器的应用 * 除了 * * * * 光栅传感器 1 光栅传感器的结构 2 光栅的光路 3 莫尔条纹形成的原理 4 莫尔条纹技术的特点 5 辨向原理 6 细分技术 7 光栅传感器的应用 什么是光栅 在玻璃尺（或金属尺）或玻璃盘上进行长刻线的密集刻划，得到间隔很小的黑白相间的条纹，没有刻划的地方透光（或反光），刻划的发黑处不透光（或不反光），这就是光栅，其中刻线称为栅线。 a — 栅线的宽度 b — 缝隙的宽度 W — 光栅的栅距 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）和光电接收元件组成。 光栅传感器光源： 钨丝灯泡： 输出功率较大，工作范围较宽（-40℃到+130℃） 与光电元件相组合的转换效率低。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: 转换效率高，响应特征快速。 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。 光电元件 包括有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。 光栅传感器 1 光栅传感器的结构 2 光栅的光路 3 莫尔条纹形成的原理 4 莫尔条纹技术的特点 5 辨向原理 6 细分技术 7 光栅传感器的应用 光栅的光路 透射光路 反射光路 （1）透射式光路 1-光源 2-准直透镜 3-主光栅 4-指示光栅 5-光电元件 ?此光路适合于粗栅距的黑白透射光栅。 特点：结构简单，位置紧凑，调整使用方便，应用广泛。 （2）反射式光路 1反射主光栅 2-指示光栅 3-场镜 4-反射镜 5-聚光镜 6-光源 7-物镜 8-光电电池。 该光路适用于黑白反射光栅。 光栅传感器 1 光栅传感器的结构 2 光栅的光路 3 莫尔条纹形成的原理 4 莫尔条纹技术的特点 5 辨向原理 6 细分技术 7 光栅传感器的应用 莫尔条纹形成原理 横向莫尔条纹的斜率 莫尔条纹间距 莫尔条纹的宽度BH由 光栅常数与光栅夹角决定 光栅传感器 1 光栅传感器的结构 2 光栅的光路 3 莫尔条纹形成的原理 4 莫尔条纹技术的特点 5 辨向原理 6 细分技术 7 光栅传感器的应用 莫尔条纹技术的特点 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。 例：当 时 得 莫尔条纹的移动量、移动方向与光栅的移动量、移动方向具有对应关系。 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。 例如：设 ，接收元件为10x10mm的硅光电池，则在接收范围内将有500条栅线，由此，使得任意栅线的栅距误差或瑕疵，对整个莫尔条纹的位置和形状影响很小。 莫尔条纹技术的特点 光栅传感器 1 光栅传感器的结构 2 光栅的光路 3 莫尔条纹形成的原理 4 莫尔条纹技术的特点 5 辨向原理 6 细分技术 7 光栅传感器的应用 辨向原理 单个光电元件接收一固定点的莫尔条纹信号，只能判别明暗的变化而不能辨别莫尔条纹的移动方向，因而就不能判别运动零件的运动方向，以致不能正确测量位移。 如果能够在物体正向移动时，将得到的脉冲数累加，而物体反向移动时可从已累加的脉冲数中减去反向移动的脉冲数，这样就能得到正确的测量结果。 辨向光路设置 辨向电路 说明 辨向电路各点波形图 光栅传感器 1 光栅传感器的结构 2 光栅的光路 3 莫尔条纹形成的原理 4 莫尔条纹技术的特点 5 辨向原理 6 细分技术 7 光栅传感器的应用 细分技术 提高分辨力方法： 在选择