第7章位移数字传感器精品PPT课件

二、码盘式编码器（绝对编码器） 循环码盘
电刷
α=3600/2n 1、接触式码盘 1）四位二进制码盘
n决定了码盘的精度，受电刷数量的限制 特点：简单 对码盘的制作与电刷的安装要求严
2）循环码盘
相邻的两个数码间只有一个是变化的。 可降低对对码盘的制作与电刷的安装要 求。
码制转换
Cn Bn Ci Bi Bi1(i 0
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
n 1)
二进制码： 0 1 1 0
0 1 1 循环码： 0 1 0 1
Bn Cn Bi Ci Bi1(i 0
n 1)
循环码： 0 1 1 0 0 1 0 二进制码： 0 1 0 0
2、光电式编码器（非接触式）
结构：采用照相腐蚀工艺，刻出透光、不透 光的码形。装有与码道相同个数的光电转换 元件替代电刷。
特点：非接触式，分辨率高，精度高 （10-8），n可达16，体积小， 易于集成，允许高速旋转。但 复杂，光源寿命较短。
3 2
N NS SN NS SN NS S
4 1 1—磁 鼓 ； 2—气 隙 ； 3—磁 敏 传 感 部 件 ； 4—磁 敏 电 阻 元 件
磁编码器的基本结构 电磁式编码器由于精度高，寿命长， 工作可靠，对环境条件要求较低，但成本较高。
辩向：
2、电子系统
1）电子细分
目的：提高分辨率 措施：倍频、插补，在信号的一个周期内
插入许多计数脉冲，以提高信号的 重复频率和分辨率。 分类：直接细分、矢量细分、电桥细分等
向 a 四倍频直接细分电路：
在一个w内依次放四个光电接收元件，相差 90度，移动一个d，可获得四相信号。 整形、辩向。
b 矢量细分(P201)
2、工作原理
光栅：栅尺，尺面刻有排列规则、形状规则、 平行的刻线，透明（白）、不透明（黑）。
d a
b
a=b
光栅距： d = a+b
莫尔条纹：两块栅尺面对面相迭合，并使两块栅线 形成很小的夹角θ，由此出现的明暗相间的条纹。
ww w
莫尔条纹两个亮 条纹之间的宽度 既为其间距。
1）栅尺： 标尺光栅：主光栅，长度由测量范围定，不移动 指示光栅：移动，需有足够长以获得足够的莫尔
条纹区。 2）莫尔条纹：
w = d/θ 当θ很小时w对d有几百倍的放大作用 例：令d = 0.02mm, θ = 0.00174532rad
则 w = d/θ = 11.4592mm
K= w / d=573
栅尺移动一个d ，莫尔条纹移动一个w ； 栅尺移动的方向与莫尔条纹移动的方向相对应 误差平均效应： 栅线标准均方差σ 莫尔条纹均方差： σ=√n
第二节 栅式数字传感器
一、分类
1、光栅： 物理光栅：利用光的衍射原理，主要用于 光谱分析，波长等的测定。 计量光栅：利用莫尔（Moire）现象，主
要用于测量长度、角度、v、a
、震动等。 2、磁栅：一种磁电转换器，工作原理类Fra Baidu bibliotek录
音带。 本节主要介绍计量光栅
二、计量光栅 1、分类
透射光栅 长光栅 幅值光栅（黑白光栅） 反射光栅 圆光栅 相位光栅（闪耀光栅） 新型：激光全息光栅，偏振光栅 此处主要讲透射光栅
三、脉冲盘式编码器（增量编码器） 1、结构与工作原理
光电转换器
光电管 光栅盘缝隙 (1度1个)
三、脉冲盘式编码器（增量编码器）
零位 外圈
内圈
光电 转换
零位脉冲
A相脉冲 B相脉冲
实际码盘
辩向电路：
2、输出 例：国产SZGH-01
600P/r A、B相脉冲，相差90度 1P/r C脉冲，作零位标记 30KHZ 最高可达25000P/r 3、精度取决于码盘本身的精度 分辨率取决于每转的脉冲数 4、利用C相脉冲，每转一圈复位一次， 因而无论正、反转，计数器每次反映的 都是相对于上次角度的增量，故称为增 量法。
5—光 电 元 件
x
光栅读数头结构示意图
c 光电接收系统：光电接收元件，把由光栅副 形成的莫尔条纹的明暗强弱转换为电量输出。
光电元件输出信号的周期数与移过的栅距 数相等。
光栅读数头：照明系统，指示光栅，光电接收 系统（除标尺光栅外）组合在一起。在它与标尺光 栅作相对位移的过程中，根据标尺光栅读出移动部 件的位移量。
3）光能分布： 理想：三角波 实际：正弦波
四、光栅测量系统
组成：
光栅光学系统
电子系统（细分、辩向、显示）
机械部分 1、光栅光学系统（简称光栅系统） 1）组成与功能 a 照明系统； b 光栅副：标尺光栅与指示光栅，在平行
光照射下形成莫尔条纹。 测量装置的精度主要由标尺光栅决定。
3
2
4
1
5
1—光 源 ； 2—透 镜 ； 3—标 尺 光 栅 ； 4—指 示 光
10 倍 频 矢 量 图
2、光栅测量的特点
高精度：0.2- 0.4μm/m，仅次于激光
高分辨率：0.1μm
大量程：可大于1米
抗干扰能力强，可实现动态测量。
3、应用范围 长度与角度的精密测量（如数控机床，测
量机等），以及能变为位移的物理量（如震 动、应力、应变等）。
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败 也是伟大的，所以不要放弃，坚持 就是正确的。
第七章 位移-数字传感器
电气信息工程系
概述
一、位移-数字传感器的特点： 大量程，高精度，高分辨率，抗干扰
能力强，稳定性好，易于与计算机接口。
二、分类 角度数字编码器 光栅传感器 感应同步器
第一节 角度－数字编码器
一、分类 脉冲盘式编码器（增量编码器） 接触式编码器
编码器 码盘式编码器 电磁式编码器 （绝对编码器）光电编码器