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光柵尺位移傳感器的檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理方法

發(fā)布時(shí)間: 2023-03-23  點(diǎn)擊次數(shù): 893次
  光柵尺位移傳感器的檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理方法
  光柵尺位移傳感器作為一種測(cè)量位移的傳感器,經(jīng)常要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),才能確保測(cè)量的準(zhǔn)確性,那么光柵尺位移傳感器的數(shù)據(jù)處理方法是什么呢?
  之前給大家介紹光柵尺位移傳感器的工作原理的時(shí)候,我們知道了莫爾條紋,下面先來(lái)給大家說(shuō)一下莫爾條紋的特征吧,能夠幫助大家了解光柵尺位移傳感器。
 ?。?)莫爾條紋的變化規(guī)律
  兩片光柵相對(duì)移過(guò)一個(gè)柵距,莫爾條紋移過(guò)一個(gè)條紋距離。由于光的衍射與干涉作用,莫爾條紋的變化規(guī)律近似正(余)弦函數(shù),變化周期數(shù)與光柵相對(duì)位移的柵距數(shù)同步。
 ?。?)放大作用
  在兩光柵柵線夾角較小的情況下,莫爾條紋寬度ω和光柵柵距W、柵線角θ之間有下列關(guān)系。式中,θ的單位為rad,W的單位為mm。由于傾角很小,sinθ很小,則
  W=ω /θ若ω =0.01mm,θ=0.01rad,則上式可得W=1,即光柵放大了100倍。
 ?。?)均化誤差作用
  莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成,例如每毫米100線的光柵,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋,這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了,消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。
  光柵尺位移傳感器的檢測(cè)
  光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱(chēng)量進(jìn)行測(cè)量。高分辨率的光柵尺一般造價(jià)較貴,且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率,需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分,光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。
  當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí),在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋,隨著光柵的移動(dòng),莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對(duì)光柵柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量。
  光柵尺位移傳感器的數(shù)據(jù)處理方法
  在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi),按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能。例如,柵線為50線對(duì)/mm的光柵尺,其光柵柵距為0.02mm,若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖,這在工業(yè)普通測(cè)控中已達(dá)到了很高精度。
  由于位移是一個(gè)矢量,即要檢測(cè)其大小,又要檢測(cè)其方向,因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波,通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。
  由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)分別送到2只差分放大器輸入端,從差分放大器輸出的兩路信號(hào)其相位差為π/2,為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖,需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形,首先把它們整形為占空比為1:1的方波。
  通過(guò)對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較,就可以等到光柵尺的移動(dòng)方向。通過(guò)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),可以等到光柵尺的位移和速度。
  以上就是光柵尺位移傳感器的檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理方法的介紹,大家在操作過(guò)程中可以對(duì)具體的過(guò)程進(jìn)行分析總結(jié)。

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