数 字 式 传 感 器
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１１.１ 数 字 编 码 器
• 为 了 避 免 这 种 误 差 ， 可 采 用 格 雷 码 （ Ｇｒａｙ ｃｏｄｅ） 图 案 的 编 码 盘 ， 表 １１ － ２ 给 出 了 格 雷码 和 自 然 二 进 制 码 的 比 较 。 由 表 １１ －２ 可 以 看 出 ， 格 雷 码 具 有 代 码 从 任 何 值 转 换 到 相 邻 值 时字 节 各 位 数 中 仅 有 一 位 发 生 状 态 变化的特点；而自然二进制码则不同，代码经常有 ２ ～３ 位甚 至 ４ 位 数 值 同 时 变 化 的 情 况 。 这 样 ， 采 用 格 雷 码 的 方 法 即 使 发 生 前 述 的 错 移 ， 由 于 它 在 进位 时 相 邻 界面图案的转换仅仅发生一个最小量化单位（最小分 辨 率 ） 的 改 变 ， 因 而 不 会 产生 粗 大 误 差 。 这 种 编 码 方 法 称作单位距离性码，是常采用的方法。
元 件 和 驱 动 电 路 组 成 ， 如 图 １１ －７ （ ａ） 所 示 。 光 栅 读 数 头 的 光 源 一 般 采 用白 炽 灯 。 白 炽 灯 发 出 的 光 线 经 过 透镜后变成平行光束，照射在光栅尺上。由于光敏元 件 输 出的 电 压 信 号 比 较 微 弱 ， 因 此 ， 必 须 先 将 该 电 压 信 号 进 行 放 大 ， 以 避 免 在 传 输 过 程 中 被 多 种 干扰 信 号 所 淹 没、覆盖而造成失真。驱动电路的功能就是实现对光 敏 元 件 输 出 信 号 进 行 功 率 放大 和 电 压 放 大 。 • 按光路分，光栅读数头的结构形式除了垂直入射式外， 常 见 的 还 有 分 光 读 数 头 、 反 射 读数 头 等 ， 它 们 的 结 构 如 图 １１ －７ （ ｂ） 、 图 １１ －７ （ ｃ） 所 示 。
• 标尺光栅和光栅读ຫໍສະໝຸດ Baidu头中的指示光栅构成光栅尺，如 图 １１ －６ 所 示 ， 其 中 长 的 一 块 为 标尺 光 栅 ， 短 的 一 块 为指示光栅。
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１１.２ 光 栅 式 传 感 器
• ２.光 栅 读 数 头 • 光 栅 读 数 头 由 光 源 、 透 镜 、 标 尺 光 栅 、指 示 光 栅 、 光 敏
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１１.１ 数 字 编 码 器
• （ ２） 增 量 式 光 电 编 码 器 的 应 用 • 增 量 式 光 电 编 码 器 除 了 可 以 测 量 角 位 移外 ， 还 可 以 通 过
测 量 光 电 脉 冲 的 频 率 ， 进 而 用来 测 量 转 速 。 如 果 通 过 机 械装置，将直线位移转换成角位移，还可以用来测量 直 线 位 移 。 最简 单 的 方 法 是 采 用 齿 轮 － 齿 条 或 滚 珠 螺 母 － 丝 杆 机 械 系 统 。 这 种 测 量 方 法 测 量 直 线 位 移 的 精度 与 机械式直线－旋转转换器的精度有关。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• ２.绝 对 式 光 电 编 码 器 • （ １） 绝 对 式 光 电 编 码 器 的 结 构 与 原 理 • 绝对式光电编码器的核心部件是编码盘，编码盘由透
明 区 及 不 透 明 区 组 成 。 这 些 透 明 区及 不 透 明 区 按 一 定 编 码 构 成 ， 编 码 盘 上 码 道 的 条 数 就 是 数 码 的 位 数 。 图 １１ －２ （ ａ） 所 示 为一 个 四 位 自 然 二 进 制 编 码 器 的 编 码 盘 。 若 涂 黑 部 分 为 不 透 明 区 ， 输 出 为 “ １” ， 则 空 白 部 分为 透 明 区 ， 输 出 为 “ ０” ， 它 有 四 条 码 道 ， 对 应 每 一 条 码 道 有 一 个 光 电 元 件 来 接 收 透 过 编 码盘 的 光 线 。 当 编 码 盘 与被测物转轴一起转动时，若采用ｎ位编码盘，则能 分辨的角度为
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１１.１ 数 字 编 码 器
• 在进行直线距离测量时，通常把它装到伺服电动机轴 上 ， 伺 服 电 动 机 又 与 滚 珠 丝 杠 相连 ， 当 伺 服 电 动 机 转 动 时，由滚珠丝杠带动工作台或刀具移动，这时编码器 的 转 角 对 应 直 线移 动 部 件 的 移 动 量 ， 因 此 ， 可 根 据 伺 服 电 动 机 和 丝 杠 的 转 动 以 及 丝 杠 的 导 程 来 计 算 移 动 部 件的 位置。光电编码器的典型应用产品是轴环式数显表， 它 是 一 个 将 光 电 编 码 器 与 数 字 电 路 装在 一 起 的 数 字 式 转 角 测 量 仪 表 ， 其 外 形 如 图 １１ －４ 所 示 。 它 适 用 于 车 床 、 铣 床 等 中 小 型 机 床的 进 给 量 和 位 移 量 的 显 示 。
• 图 １１ －５ （ ａ） 所 示 为 用 脉 冲 频 率 法 测 转 速 ， 在 给 定 ｔ 时 间 内 使 门 电 路 选 通 ， 编 码 器 输 出脉 冲 允 许 进 入 计 数 器计数，这样可算出ｔ时间内编码器的平均转速。
• 图 １１ －５ （ ｂ） 所 示 为 用 脉 冲 周 期 测 量 转 速 ， 当 编 码 器 输 出 脉 冲 正 半 周 时 选 通 门 电 路 ，标 准 时 钟 脉 冲 通 过 控 制门进入计数器计数，计数器输出Ｎ２，即可用上式计 算出其转速。
• ３.光 电 式 编 码 器 的 应 用 • （ １） 位 置 测 量 • 把输出的脉冲ｆ和ｇ分别输入到可逆计数器的正、反
计 数 端 进 行 计 数 ， 可 检 测 到 输 出 脉冲 的 数 量 ， 把 这 个 数 量乘以脉冲当量（转角／脉冲）就可测出编码盘转过 的 角 度 。 为 了 能 够得 到 绝 对 转 角 ， 在 起 始 位 置 ， 对 可 逆 计数器清零。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• （ ２） 转 速 测 量 • 转 速 可 由 编 码 器 发 出 的 脉 冲 频 率 或 脉 冲 周期 来 测 量 。 利
用 脉 冲 频 率 测 量 是 在 给 定 的 时 间内 对 编 码 器 发 出 的 脉 冲 计 数 ， 然 后 求 出 其 转 速 （ 单 位 为 ｒ／ ｍｉｎ） ， 即
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１１.１ 数 字 编 码 器
• （ ２） 绝 对 式 光 电 编 码 器 的 主 要 技 术 指 标 • 绝对式光电编码器有如下主要技术指标： • ①分辨率。分辨率指每转一周所能产生的脉冲数。由
于 刻 线 和 偏 心 误 差 的 限 制 ， 码 盘的 图 案 不 能 过 细 ， 一 般 线 宽 ２０ ～ ３０ μｍ。 进 一 步 提 高 分 辨 率 可 采 用 电 子 细 分 的 方 法 ， 现 已 经达 到 １００ 倍 细 分 的 水 平 。 • ②输出信号的电特性。表示输出信号的形式（代码形 式 、 输 出 波 形 ） 和 信 号 电 平 以 及电 源 要 求 等 参 数 称 为 输 出信号的电特性。 • ③频率特性。频率特性是对高速转动的响应能力，取 决 于 光 敏 器 件 的 响 应 和 负 载 电 阻以 及 转 子 的 机 械 惯 量 。 一 般 的 响 应 频 率 为 ３０ ～８０ ｋＨｚ， 最 高 可 达 １００ ｋ Ｈｚ。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• １１.１.２ 数字式编码器的工作原理及应用
• 下面以光电式编码器为例来说明数字式编码器的工作 原理及应用。
• 光电式编码器是用光电方法将转角和位移转换为各种 代 码 形 式 的 数 字 脉 冲 传 感 器 。 表１１ －１ 所 示 为 光 电 式 编码器按其构造和数字脉冲的性质进行的分类。
• 图 １１ －３ 所 示 为 绝 对 式 光 电 编 码 器 测 角 仪 的 原 理 。 在 采 用 循 环 码 的 情 况 下 ， 每 一 码 道 有一 个 光 电 元 件 ； 在 采 用二进码或其他需要“纠错”即防止产生粗大误差的 场 合 下 ， 除 最 低位 外 ， 其 他 各 个 码 道 均 需 要 双 缝 和 两 个 光电元件。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• １.增 量 式 光 电 编 码 器 • （ １） 增 量 式 光 电 编 码 器 的 结 构 与 原 理 • 增 量 式 光 电 编 码 器 的 结 构 如 图 １１ －１ 所 示 。 在 它 的 编
码 盘 边 缘 等 间 隔 地 制 出 ｎ 个 透 光槽 。 发 光 二 极 管 （ ＬＥ Ｄ） 发 出 的 光 透 过 槽 孔 被光 敏 二 极 管 所 接 收 。 当 码 盘 转 过 １／ ｎ 圈 时 ， 光敏 元 件 即 发 出 一 个 计 数 脉 冲 ， 计 数 器 对 脉 冲 的个 数 进 行 加 减 增 量 计 数 ， 从 而 判 断 编 码 盘 旋 转 • 的 相 对 角 度 。 为 了 得 到 编 码 器 转 动 的 绝 对 位置 ， 还 需 设 置 一 个 基 准 点 ， 如 图 １１ － １ 中 的“ 零 位 标 记 槽 ” 。 为 了 判 断 编 码 盘 转 动 的 方 向 ，实 际 上 设 置 了 两 套 光 电 元 件 ， 如 图 １１ － １ 中 的正 弦 信 号 接 收 器 和 余 弦 信 号 接 收 器 ， 其 辨 向 原理 及 细 分 电 路 将 在 本 章 １１.２ 节 中 所 述 。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• ２.增 量 式 编 码 器 • 增量式编码器测量输出的是当前状态与前一状态的差
值 ， 即 增 量 值 。 它 通 常 是 以 脉 冲 数字 形 式 输 出 ， 然 后 用 计数器计取脉冲数。因此它需要规定一个脉冲当量， 即 一 个 脉 冲 所 代 表的 被 测 物 理 量 的 值 ， 同 时 它 还 要 确 定 一个零位标志，即测量的起始点标志。这样，被测量 就等 于 当 量 值 乘 以 自 零 位 标 志 开 始 的 计 数 值 ， 其 分 辨 力 即 为 脉 冲 当 量 值 。 例 如 ， 用 增 量 式 光 电编 码 器 或 光 栅 测 量 直 线 位 移 ， 若 当 量 值 为 ０.０１ ｍｍ， 计 数 值 为 ２００ 时 ， 则 位 移 为 ２.００ ｍｍ，分 辨 力 为 ０.０１ ｍｍ。 增 量 式 测量的缺点是：一旦中途断电，将无法得知运动部件 的 绝 对位 置 。
第 １１ 章 数 字 式 传 感 器
• １１.１ 数 字 编 码 器 • １１.２ 光 栅 式 传 感 器 • １１.３ 感 应 同 步 器 • １１.４ 频 率 输 出 式 数 字 传 感 器
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１１.１ 数 字 编 码 器
• １１.１.１ 数字式编码器的输出形式
• １.绝 对 式 编 码 器 • 绝对式编码器是按位移量直接进行编码的转换器，其
精 度 大 于 １％。 它 的 结 构 和 原 理 可分 为 接 触 式 、 光 电 式 和电磁式。绝对式编码器将被测点的绝对位置转换为 二 进 制 的 数 字 编 码输 出 ， 即 便 中 途 断 电 ， 重 新 上 电 后 也 能读出当前位置的数据。显然，若要求的分辨力越高、 量程越大，二进制的数位就越多，结构就越复杂。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• 绝对式光电编码器对应每一条码道有一个光电元件， 当 码 道 处 于 不 同 角 度 时 ， 经 光 电 转换 的 输 出 就 呈 现 出 不 同 的 数 码 ， 如 图 １１ －２ （ ｂ） 所 示 。 它 的 优 点 是 没 有 触 点 磨 损 ， 因 而 允许 转 速 高 ， 最 外 层 缝 隙 宽 度 可 做 得 更 小，所以精度也很高，其缺点是结构复杂、价格高、 光源 寿 命 短 。 国 内 已 有 １４ 位 编 码 器 的 定 型 产 品 。
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１１.２ 光 栅 式 传 感 器
• １１.２.１ 光栅的结构和类型
• 光栅主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常 标 尺 光 栅 固 定 在 活 动 部 件 上 ， 如 机床 的 工 作 台 或 丝 杠 上。光栅读数头则安装在固定部件上，如机床的底座 上 。 当 活 动 部 件 移 动时 ， 读 数 头 和 标 尺 光 栅 也 就 随 之 做 相对的移动。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• ④使用特性。使用特性包括器件的几何尺寸和环境温 度 。 通 常 采 用 光 敏 元 件 温 度 差 分补 偿 的 方 法 ， 其 温 度 范 围 可 达 －５ ℃ ～ ＋５０ ℃。 外 形 尺 寸 由 φ３０ ～ φ２００ ｍ ｍ 不 等 ， 随 分 辨 率提 高 而 加 大 。
１１.１ 数 字 编 码 器
• 为 了 避 免 这 种 误 差 ， 可 采 用 格 雷 码 （ Ｇｒａｙ ｃｏｄｅ） 图 案 的 编 码 盘 ， 表 １１ － ２ 给 出 了 格 雷码 和 自 然 二 进 制 码 的 比 较 。 由 表 １１ －２ 可 以 看 出 ， 格 雷 码 具 有 代 码 从 任 何 值 转 换 到 相 邻 值 时字 节 各 位 数 中 仅 有 一 位 发 生 状 态 变化的特点；而自然二进制码则不同，代码经常有 ２ ～３ 位甚 至 ４ 位 数 值 同 时 变 化 的 情 况 。 这 样 ， 采 用 格 雷 码 的 方 法 即 使 发 生 前 述 的 错 移 ， 由 于 它 在 进位 时 相 邻 界面图案的转换仅仅发生一个最小量化单位（最小分 辨 率 ） 的 改 变 ， 因 而 不 会 产生 粗 大 误 差 。 这 种 编 码 方 法 称作单位距离性码，是常采用的方法。
元 件 和 驱 动 电 路 组 成 ， 如 图 １１ －７ （ ａ） 所 示 。 光 栅 读 数 头 的 光 源 一 般 采 用白 炽 灯 。 白 炽 灯 发 出 的 光 线 经 过 透镜后变成平行光束，照射在光栅尺上。由于光敏元 件 输 出的 电 压 信 号 比 较 微 弱 ， 因 此 ， 必 须 先 将 该 电 压 信 号 进 行 放 大 ， 以 避 免 在 传 输 过 程 中 被 多 种 干扰 信 号 所 淹 没、覆盖而造成失真。驱动电路的功能就是实现对光 敏 元 件 输 出 信 号 进 行 功 率 放大 和 电 压 放 大 。 • 按光路分，光栅读数头的结构形式除了垂直入射式外， 常 见 的 还 有 分 光 读 数 头 、 反 射 读数 头 等 ， 它 们 的 结 构 如 图 １１ －７ （ ｂ） 、 图 １１ －７ （ ｃ） 所 示 。
• 标尺光栅和光栅读ຫໍສະໝຸດ Baidu头中的指示光栅构成光栅尺，如 图 １１ －６ 所 示 ， 其 中 长 的 一 块 为 标尺 光 栅 ， 短 的 一 块 为指示光栅。
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• ２.光 栅 读 数 头 • 光 栅 读 数 头 由 光 源 、 透 镜 、 标 尺 光 栅 、指 示 光 栅 、 光 敏
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• （ ２） 增 量 式 光 电 编 码 器 的 应 用 • 增 量 式 光 电 编 码 器 除 了 可 以 测 量 角 位 移外 ， 还 可 以 通 过
测 量 光 电 脉 冲 的 频 率 ， 进 而 用来 测 量 转 速 。 如 果 通 过 机 械装置，将直线位移转换成角位移，还可以用来测量 直 线 位 移 。 最简 单 的 方 法 是 采 用 齿 轮 － 齿 条 或 滚 珠 螺 母 － 丝 杆 机 械 系 统 。 这 种 测 量 方 法 测 量 直 线 位 移 的 精度 与 机械式直线－旋转转换器的精度有关。
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• ２.绝 对 式 光 电 编 码 器 • （ １） 绝 对 式 光 电 编 码 器 的 结 构 与 原 理 • 绝对式光电编码器的核心部件是编码盘，编码盘由透
明 区 及 不 透 明 区 组 成 。 这 些 透 明 区及 不 透 明 区 按 一 定 编 码 构 成 ， 编 码 盘 上 码 道 的 条 数 就 是 数 码 的 位 数 。 图 １１ －２ （ ａ） 所 示 为一 个 四 位 自 然 二 进 制 编 码 器 的 编 码 盘 。 若 涂 黑 部 分 为 不 透 明 区 ， 输 出 为 “ １” ， 则 空 白 部 分为 透 明 区 ， 输 出 为 “ ０” ， 它 有 四 条 码 道 ， 对 应 每 一 条 码 道 有 一 个 光 电 元 件 来 接 收 透 过 编 码盘 的 光 线 。 当 编 码 盘 与被测物转轴一起转动时，若采用ｎ位编码盘，则能 分辨的角度为
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１１.１ 数 字 编 码 器
• 在进行直线距离测量时，通常把它装到伺服电动机轴 上 ， 伺 服 电 动 机 又 与 滚 珠 丝 杠 相连 ， 当 伺 服 电 动 机 转 动 时，由滚珠丝杠带动工作台或刀具移动，这时编码器 的 转 角 对 应 直 线移 动 部 件 的 移 动 量 ， 因 此 ， 可 根 据 伺 服 电 动 机 和 丝 杠 的 转 动 以 及 丝 杠 的 导 程 来 计 算 移 动 部 件的 位置。光电编码器的典型应用产品是轴环式数显表， 它 是 一 个 将 光 电 编 码 器 与 数 字 电 路 装在 一 起 的 数 字 式 转 角 测 量 仪 表 ， 其 外 形 如 图 １１ －４ 所 示 。 它 适 用 于 车 床 、 铣 床 等 中 小 型 机 床的 进 给 量 和 位 移 量 的 显 示 。
• 图 １１ －５ （ ａ） 所 示 为 用 脉 冲 频 率 法 测 转 速 ， 在 给 定 ｔ 时 间 内 使 门 电 路 选 通 ， 编 码 器 输 出脉 冲 允 许 进 入 计 数 器计数，这样可算出ｔ时间内编码器的平均转速。
• 图 １１ －５ （ ｂ） 所 示 为 用 脉 冲 周 期 测 量 转 速 ， 当 编 码 器 输 出 脉 冲 正 半 周 时 选 通 门 电 路 ，标 准 时 钟 脉 冲 通 过 控 制门进入计数器计数，计数器输出Ｎ２，即可用上式计 算出其转速。
• ３.光 电 式 编 码 器 的 应 用 • （ １） 位 置 测 量 • 把输出的脉冲ｆ和ｇ分别输入到可逆计数器的正、反
计 数 端 进 行 计 数 ， 可 检 测 到 输 出 脉冲 的 数 量 ， 把 这 个 数 量乘以脉冲当量（转角／脉冲）就可测出编码盘转过 的 角 度 。 为 了 能 够得 到 绝 对 转 角 ， 在 起 始 位 置 ， 对 可 逆 计数器清零。
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• （ ２） 转 速 测 量 • 转 速 可 由 编 码 器 发 出 的 脉 冲 频 率 或 脉 冲 周期 来 测 量 。 利
用 脉 冲 频 率 测 量 是 在 给 定 的 时 间内 对 编 码 器 发 出 的 脉 冲 计 数 ， 然 后 求 出 其 转 速 （ 单 位 为 ｒ／ ｍｉｎ） ， 即
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• （ ２） 绝 对 式 光 电 编 码 器 的 主 要 技 术 指 标 • 绝对式光电编码器有如下主要技术指标： • ①分辨率。分辨率指每转一周所能产生的脉冲数。由
于 刻 线 和 偏 心 误 差 的 限 制 ， 码 盘的 图 案 不 能 过 细 ， 一 般 线 宽 ２０ ～ ３０ μｍ。 进 一 步 提 高 分 辨 率 可 采 用 电 子 细 分 的 方 法 ， 现 已 经达 到 １００ 倍 细 分 的 水 平 。 • ②输出信号的电特性。表示输出信号的形式（代码形 式 、 输 出 波 形 ） 和 信 号 电 平 以 及电 源 要 求 等 参 数 称 为 输 出信号的电特性。 • ③频率特性。频率特性是对高速转动的响应能力，取 决 于 光 敏 器 件 的 响 应 和 负 载 电 阻以 及 转 子 的 机 械 惯 量 。 一 般 的 响 应 频 率 为 ３０ ～８０ ｋＨｚ， 最 高 可 达 １００ ｋ Ｈｚ。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• １１.１.２ 数字式编码器的工作原理及应用
• 下面以光电式编码器为例来说明数字式编码器的工作 原理及应用。
• 光电式编码器是用光电方法将转角和位移转换为各种 代 码 形 式 的 数 字 脉 冲 传 感 器 。 表１１ －１ 所 示 为 光 电 式 编码器按其构造和数字脉冲的性质进行的分类。
• 图 １１ －３ 所 示 为 绝 对 式 光 电 编 码 器 测 角 仪 的 原 理 。 在 采 用 循 环 码 的 情 况 下 ， 每 一 码 道 有一 个 光 电 元 件 ； 在 采 用二进码或其他需要“纠错”即防止产生粗大误差的 场 合 下 ， 除 最 低位 外 ， 其 他 各 个 码 道 均 需 要 双 缝 和 两 个 光电元件。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• １.增 量 式 光 电 编 码 器 • （ １） 增 量 式 光 电 编 码 器 的 结 构 与 原 理 • 增 量 式 光 电 编 码 器 的 结 构 如 图 １１ －１ 所 示 。 在 它 的 编
码 盘 边 缘 等 间 隔 地 制 出 ｎ 个 透 光槽 。 发 光 二 极 管 （ ＬＥ Ｄ） 发 出 的 光 透 过 槽 孔 被光 敏 二 极 管 所 接 收 。 当 码 盘 转 过 １／ ｎ 圈 时 ， 光敏 元 件 即 发 出 一 个 计 数 脉 冲 ， 计 数 器 对 脉 冲 的个 数 进 行 加 减 增 量 计 数 ， 从 而 判 断 编 码 盘 旋 转 • 的 相 对 角 度 。 为 了 得 到 编 码 器 转 动 的 绝 对 位置 ， 还 需 设 置 一 个 基 准 点 ， 如 图 １１ － １ 中 的“ 零 位 标 记 槽 ” 。 为 了 判 断 编 码 盘 转 动 的 方 向 ，实 际 上 设 置 了 两 套 光 电 元 件 ， 如 图 １１ － １ 中 的正 弦 信 号 接 收 器 和 余 弦 信 号 接 收 器 ， 其 辨 向 原理 及 细 分 电 路 将 在 本 章 １１.２ 节 中 所 述 。
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• ２.增 量 式 编 码 器 • 增量式编码器测量输出的是当前状态与前一状态的差
值 ， 即 增 量 值 。 它 通 常 是 以 脉 冲 数字 形 式 输 出 ， 然 后 用 计数器计取脉冲数。因此它需要规定一个脉冲当量， 即 一 个 脉 冲 所 代 表的 被 测 物 理 量 的 值 ， 同 时 它 还 要 确 定 一个零位标志，即测量的起始点标志。这样，被测量 就等 于 当 量 值 乘 以 自 零 位 标 志 开 始 的 计 数 值 ， 其 分 辨 力 即 为 脉 冲 当 量 值 。 例 如 ， 用 增 量 式 光 电编 码 器 或 光 栅 测 量 直 线 位 移 ， 若 当 量 值 为 ０.０１ ｍｍ， 计 数 值 为 ２００ 时 ， 则 位 移 为 ２.００ ｍｍ，分 辨 力 为 ０.０１ ｍｍ。 增 量 式 测量的缺点是：一旦中途断电，将无法得知运动部件 的 绝 对位 置 。
第 １１ 章 数 字 式 传 感 器
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• １１.１.１ 数字式编码器的输出形式
• １.绝 对 式 编 码 器 • 绝对式编码器是按位移量直接进行编码的转换器，其
精 度 大 于 １％。 它 的 结 构 和 原 理 可分 为 接 触 式 、 光 电 式 和电磁式。绝对式编码器将被测点的绝对位置转换为 二 进 制 的 数 字 编 码输 出 ， 即 便 中 途 断 电 ， 重 新 上 电 后 也 能读出当前位置的数据。显然，若要求的分辨力越高、 量程越大，二进制的数位就越多，结构就越复杂。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• 绝对式光电编码器对应每一条码道有一个光电元件， 当 码 道 处 于 不 同 角 度 时 ， 经 光 电 转换 的 输 出 就 呈 现 出 不 同 的 数 码 ， 如 图 １１ －２ （ ｂ） 所 示 。 它 的 优 点 是 没 有 触 点 磨 损 ， 因 而 允许 转 速 高 ， 最 外 层 缝 隙 宽 度 可 做 得 更 小，所以精度也很高，其缺点是结构复杂、价格高、 光源 寿 命 短 。 国 内 已 有 １４ 位 编 码 器 的 定 型 产 品 。
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１１.２ 光 栅 式 传 感 器
• １１.２.１ 光栅的结构和类型
• 光栅主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常 标 尺 光 栅 固 定 在 活 动 部 件 上 ， 如 机床 的 工 作 台 或 丝 杠 上。光栅读数头则安装在固定部件上，如机床的底座 上 。 当 活 动 部 件 移 动时 ， 读 数 头 和 标 尺 光 栅 也 就 随 之 做 相对的移动。
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１１.１ 数 字 编 码 器
• ④使用特性。使用特性包括器件的几何尺寸和环境温 度 。 通 常 采 用 光 敏 元 件 温 度 差 分补 偿 的 方 法 ， 其 温 度 范 围 可 达 －５ ℃ ～ ＋５０ ℃。 外 形 尺 寸 由 φ３０ ～ φ２００ ｍ ｍ 不 等 ， 随 分 辨 率提 高 而 加 大 。