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1、光栅传栅传 感器及辨向电电路 2014.04.15 主要内容 一、光栅传 感器的结构 二、莫尔条纹形成的原理 三、莫尔条纹的技术特点 四、辨向电路 五、光栅传 感器对位移测量的流程 一、光栅传栅传 感器的结结构 u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。 透射式光栅栅 光栅栅的外形及结结构 可移动电 缆 扫描头（移动部件固定 ） 光栅尺 光栅栅副：指示光栅栅主光栅栅 a+b=W称为光栅的栅距（或光栅常数） 通常情况下，a=b=W/2 二、莫尔条纹纹形成的原理 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 三、莫尔条纹纹技术术的
2、特点 （1）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。 （2）莫尔条纹的光强度变化近似正弦变化，便于将电信 号作进一步细分，即采用“倍频技术”。这样可以提 高测量精度或可以采用较粗的光栅。 （3）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。 因此可得到比光栅本身的刻线精度高的测量精度。 这是用光栅测量和普通标尺测量的主要差别。 + - 位移 正弦波 莫尔条纹对应 正弦波 四、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
3、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。 辨向光路设设置 在相距的位置上设置两个光电元件1和2， 以得到两个相位互差90的正弦信号 辨向电电路 正向移动时脉冲数累加，反向移动时，便从累加的脉冲数中 减去反向移动所得到的脉冲数，这样光栅传感器就可辨向。 放大 整形 放大 整形 反向 微分 微分 与 门 与 门 或门 触 发 器 可逆计 数器 延时 辨向电路各点波形图 被 测 物 体 位 移 莫 尔 条 纹 移 动 正 弦 波 方 波 脉 冲 通过光栅 转 换 通过光电 元件转移 整 形 转 换 逻辑电压 转 换 故 被测物体位移栅距脉冲数 五、光栅传栅传 感器对对位移测测量的流程 防防护护护护罩内罩内为为为为直直线线线线光光栅栅栅栅光光栅扫栅扫栅扫栅扫 描描头头头头 被加工工件被加工工件 切削刀具切削刀具 角角编码编码编码编码 器器 安装在安装在夹夹夹夹 具的端部具的端部 光栅传 感器在数控机床上的应用
