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1、第四章 数字式传感器常用数字式传感器有： 光栅式传感器、磁栅式传感器、编码器、 感应同步器数字式传感器输出信号的特征：n频率形式（单位时间内脉冲数目）n脉冲周期（发一个脉冲所需时间）n数字或代码的形式第一节 光栅数字式传感器n分类n光栅传感器基本原理结构n测量电路n应用 分类： 计量光栅 物理光栅（衍射光栅）按原理和用途按原理 透射光栅 反射光栅 按光栅表面结构和作用原理黑白光栅 闪耀光栅（相位光栅） 按用途长光栅 圆光栅 径向光栅 切向光栅 激光全息光栅、偏振光栅玻璃相位光栅的断面光栅传感器的结构和工作原理：n光栅传感器的工作基础莫尔条纹n莫尔条纹的形成n莫尔条纹的重要特性n光栅传感器的结构
2、n透射式圆光栅传感器莫尔条纹的形成：栅尺结构莫尔条纹的形成遮光效应： 两块光栅的刻线相交 处形成亮带； 一块光栅的刻线与另 一块光栅的缝隙相交 处形成暗带。在和光栅刻线向垂直的 方向上，就出现了明暗相 间的条纹，这些条纹就是 莫尔条纹。莫尔条纹的重要特性：n运动的对应性；n莫尔条纹的位移放大作用；n误差平均效应。光栅传感器的结构：透射光栅传感器 1光源；2透镜；3主光栅；4指示光栅；5光电元件 组成：光栅付、光源、光电转换电路透射式圆光栅传感器：径向光栅圆弧形莫尔条纹环形莫尔条纹切向光栅光栅传感器常用光路：n垂直透射式n透射分光式n反射式n镜像式垂直透射式光路 1光源；2透镜；3主光栅；4指示
3、光栅；5光电元件透射分光式光路： 1光源；2准直透镜；3主光栅；4指示光栅；5透镜；6光阑 ；7光电元件1主光栅；2指示光栅；3场镜；4反光镜； 5聚焦透；6光源；7物镜；8光电元件 反射式光路： 镜像式光路： 1光源；2半透半反射镜；3聚光镜；4主光栅；5物镜；6反射镜；7光电元件测量电路：n光电转换电路n辨向电路n细分电路光电转换电路：主光栅和指示光栅做相对位移产生了莫尔条 纹，莫尔条纹需要经过转换电路才能将光信号转 换成电信号。光栅传感器的光电转换系统由聚光 镜和光敏元件组成，光敏元件可以将光量的变化 转换成电阻或电能的变化。 辨向原理：利用莫尔条纹测量位移的电路方框图：光电元件前置放大
4、器整形辨向电路可逆计数器细分原理： v信号细分电路又称为插补器。v采用电路的手段对周期性的测量信号进行插值 ，以提高辨率。光栅细分的方法：机械细分 光学细分电路细分软件细分直接细分（四倍频细分） 细分电桥 电阻链细分（五细分） 鉴向法细分 复合细分1、直接细分（倍频细分）2、移向电阻链细分（电桥细分法）电阻链细分：n典型五倍频细分集成芯片C5192,C5193应用：n用于机床、仪器做长度测量、坐标显示 和数控系统的自动测量等 。型 号BG1BG1A光栅栅距40m（0.040mm）、20m（0.020mm）、10m（0.010mm ） 光栅测量系 统透射式红外光学测量系统，高精度性能的光栅玻璃尺
5、读数头滚动 系统垂直式五轴承滚动系统，优异的 重复定位性，高精度测量精度45五轴承滚动系统，优异的重复定 位性，高等级的测量精度防护尘密封采用特殊的耐油、耐蚀、高弹性及抗老化塑胶，防水、防尘 优良，使用寿命长分辨率1m2m5m10m有效行程503000mm 每隔50mm一种长度规格（整体光栅不接长）工作速度20米/分钟工作环境温度050 湿度90(205)工作电压5V5% 12V5%输出电压TTL 正弦波BG1型光栅传感器的技术指标在具体使用时要注意： （1）传感器应尽量安装在靠近设备工作台的床身基 面上。 （2）根据设备的行程选择传感器的长度，光栅传感 器的有效长度应大于设备行程。 （3）将传感器固定在设备工作台的基面上，确保主 尺上端面同正面与移动方向平行，误差0.1mm。 （4）读数头固定于相对于主尺的另一基面上，读数 头与主尺之间应保持0.80.15mm的间隙，尽量使读数 头安装在非运动部件上，以方便电缆线的固定。 （5）在安装传感器的设备导轨上应装限位装置。 （6）在使用环境有油污、铁屑等情况时，建议采用 防护罩，防护罩应将主尺全部防护。
