光柵傳感器原理及應(yīng)用

光柵傳感器的應(yīng)用由于光柵傳感器測(cè)量精度高、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍廣、可進(jìn)行無接觸測(cè)量、易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和數(shù)字化，因而在機(jī)械工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在量具、數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)反饋控制、工作母機(jī)的坐標(biāo)測(cè)量等方面，光柵傳感器都起著重要作用。光柵傳感器通常作為測(cè)量元件應(yīng)用于機(jī)床定位、長(zhǎng)度和角度的計(jì)量?jī)x器中，并用于測(cè)量速度、加速度、振動(dòng)等如圖5.33所示為光柵式萬能測(cè)長(zhǎng)儀的工作原理圖。主光柵采用透射式黑白振幅光柵，光柵柵距W=0?01“m，指示光柵采用四裂相光柵，照明光源采用紅外發(fā)光二極管TIL-23，其發(fā)光光譜為930nm?lOOOnm，接收用LS600光電三極管，兩光柵之間的間隙為0.02nm?0.035mm，由于主光柵和指示光柵之間的透光和遮光效應(yīng)，形成莫爾條紋，當(dāng)兩塊光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，便可接收到周期性變化的光通量。利用四裂相指示光柵依次獲得sincos—sin和—cos四路原始信號(hào)，以滿足辨向和消除共模電壓cos—sin和—cos四路原始信號(hào)，以滿足辨向和消除共模電壓的需要。主光刪指示光棚光電三極肓—I計(jì)數(shù)1的需要。主光刪指示光棚光電三極肓—I計(jì)數(shù)1放 栓振大 —?器7… 1［和馬器舊…*|［歸］圖5.33光柵式萬能測(cè)長(zhǎng)儀的工作原理圖由光柵傳感器獲得的四路原始信號(hào)，經(jīng)差分放大器放大、移相電路分相、整形電路整形、倍頻電路細(xì)分、辨向電路辨向進(jìn)入可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，由顯示器顯示讀出。這是光柵式萬能測(cè)長(zhǎng)儀從光柵傳感器輸出信號(hào)后讀出的整個(gè)邏輯，每步邏輯由相應(yīng)的電路來完成，通常采用大規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)以上功能。隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們已研制出帶微機(jī)的光柵數(shù)顯裝置。采用微機(jī)后，可使硬件數(shù)量大大減少，功能越來越強(qiáng)。顧名思義，光電式傳感器就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的一種器件，簡(jiǎn)稱光電器件。要將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，必須經(jīng)過兩個(gè)步驟：一是先將非電量的變化轉(zhuǎn)化成光量的變化；二是通過光電器件的作用，將光量的變化轉(zhuǎn)化成電量的變化。這樣就實(shí)現(xiàn)了將非電量的變化轉(zhuǎn)化成電量的變化。由于光電器件的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，光電器件是有響應(yīng)速度快、可靠性較高