新型縮微計量光柵傳感器開發(fā)與應(yīng)用
本文介紹了縮微計量光柵傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、參數(shù)指標以及應(yīng)用方法。
節(jié)距角為θ的圓光柵根據(jù)柵線是徑向還是切向分布可分為徑向圓光柵和切向圓光柵,它們的莫爾條紋形態(tài)分別是不同曲率半徑的圓弧形和以光柵中心為圓心的同心圓簇,即環(huán)形莫爾條紋。當兩片光柵相對做旋轉(zhuǎn)運動時,每轉(zhuǎn)過一個č角,對應(yīng)輸出一條莫爾條紋,光敏管同時輸出一個脈沖信號,其檢測原理與長光柵傳感器基本相同。
三、傳感器技術(shù)參數(shù) 光柵傳感器的檢測分辨率主要取決于光柵的柵距,柵距越小,分辨率越高;對于透射計量光柵,一般用“線對/mm”數(shù)表示?s微光柵理論上最大可以做到200線對/mm,但目前實際使用的光柵傳感器采用的光柵為20~50線對/mm,考慮到這種光柵傳感器主要作為普通精度通用型傳感器應(yīng)用,這樣的精度已經(jīng)可以滿足實際需要。 光柵位移傳感器的主要參數(shù)如下: (1)最大分辨率:0.005mm(四倍細分)/0.02mm(不細分) (2)最大測量范圍:0 mm ~45mm (3)檢測誤差:≤0.05mm (4)體積:15×13×10mm3 (5)安裝方式:8腳雙列直插式焊接+雙安裝孔固定 (6)主光柵移動方式:阻尼型/微阻尼型 四、應(yīng)用方法舉例 位移和轉(zhuǎn)角是最常見的物理量,本文介紹的縮微光柵傳感器正是對這些物理量進行檢測。由于是數(shù)字量輸出,不需要A/D轉(zhuǎn)換電路,所以應(yīng)用電路簡單,保證了產(chǎn)品具有很好的性價比。這種縮微光柵傳感器不僅可以代替其它方式的傳感器,而且可以催生許多新產(chǎn)品。傳感器設(shè)計成雙光路結(jié)構(gòu),不僅可以對運動對象的運動方向進行判別而且可以對測量輸出信號進行四倍細分,有效提高檢測分辨率。 測量原理見圖3,光敏管的光學(xué)檢測縫寬度為1/4B,兩路光敏管輸出的信號始終保持1/2π相位差,信號經(jīng)放大和整形電路后,再各自取反,從而得到四路相位彼此相差1/2π的方波信號,這些信號再經(jīng)過提取邊沿處理即可以實現(xiàn)四倍細分,同時根據(jù)邊沿的時序可以判斷主光柵的運動方向,以消除由于光柵往返回復(fù)運動給位移檢測帶來的誤差。后級電路除了可以采用硬件電路實現(xiàn)以外,還可以用單片機來完成整個細分、辨向、計數(shù)譯碼和顯示,具體參見文獻1。 參考文獻: [1] 朱孝立. 一種光柵計量的單片機處理方法[J]. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1998年9期, [2] 張善鍾. 計量光柵技術(shù)[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1985.12 [3] Oded Kafri, Ilana Glatt. The Physics of Moire Metrology. U.S. 1990[/J] |
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