《传感器技术》课程电子教案（PPT教学课件）第3章 数字式传感器

第3章数字式传感器 数字式传感器能把被测的模拟量直接转换成数字量。 与模拟传感器相比的特点是:抗干扰能力强稳定性强;易 于微机接口便于信号处理和实现自动化测量。 本章讲述常用的数字式传感器 光栅传感器 磁栅传感器 旋转式光电编码器 直线感应同步器 旋转变压器

第3章 数字式传感器 数字式传感器能把被测的模拟量直接转换成数字量。 与模拟传感器相比的特点是:抗干扰能力强,稳定性强;易 于微机接口,便于信号处理和实现自动化测量。 本章讲述常用的数字式传感器 • 光栅传感器 • 磁栅传感器 • 旋转式光电编码器 • 直线感应同步器 • 旋转变压器

3.1光栅传感器 光栅及其测量系统 1光栅的结构类型 1)长光栅尺 标尺光栅 指示光栅 光栅尺

3.1 光栅传感器 一.光栅及其测量系统 1.光栅的结构类型 1）长光栅尺

a) 1放大 透射光栅示意图

2)圆光栅 刻划在玻璃盘上的光栅称为圆光栅也称光栅盘,用 来测量角度或角位移。 根据栅线刻划的方向,圆光栅分两种,一种是径向 光栅,其栅线的延长线全部通过光栅盘的圆心;另 种是切向光栅,其全部栅线与一个和光栅盘同心 的直径只有零点儿或几个毫米的小圆相切 若按光线的走向,圆光栅只有透射光栅

2）圆光栅 刻划在玻璃盘上的光栅称为圆光栅也称光栅盘，用 来测量角度或角位移。 根据栅线刻划的方向，圆光栅分两种，一种是径向 光栅，其栅线的延长线全部通过光栅盘的圆心；另 一种是切向光栅，其全部栅线与一个和光栅盘同心 的直径只有零点儿或几个毫米的小圆相切 若按光线的走向，圆光栅只有透射光栅

2.光栅测量系统(光栅读数头) 透镜 标尺光光敏元件 光源 驱动线路 指示 光栅 (a)垂直入射光栅读数头结构

2.光栅测量系统（光栅读数头）

标尺光栅挡板 透镜 光敏 元件 透镜 光源 指示 光栅 (b)分光读数头

标尺光 光源 一透镜指示 光 光敏 元件 (c)反射读数头

二光栅传感器的工作原理 1莫尔条纹的形成及其特征 当指示光栅和标尺光栅的刻线相交一个微小 的夹角时,光源照射光栅尺,由于挡光效应 两块光栅刻线的相交处形成亮带,而在刻 线彼此错开处形成暗带。在与光栅线纹大 致垂直的方向上,产生出亮暗相间的条纹 这些条纹称为“莫尔条纹

二.光栅传感器的工作原理 1.莫尔条纹的形成及其特征 当指示光栅和标尺光栅的刻线相交一个微小 的夹角时, 光源照射光栅尺，由于挡光效应， 两块光栅刻线的相交处形成亮带，而在刻 线彼此错开处形成暗带。在与光栅线纹大 致垂直的方向上, 产生出亮暗相间的条纹, 这些条纹称为“莫尔条纹”

莫尔条纹的特征 W/2 1)放大作用 W B=2AB=2 =24W BC A sIn 2 B 放大倍数为1/0,0越小,B 越大。 例如θ=0.1°时 6=0.1°=0.1×2T/360 =0.00175432rad 9/2 W=0.02mm BH=11.4592mm

•莫尔条纹的特征 1) 放大作用    W W BC BH = AB = = = 2 4 2 2 sin 2 2 放大倍数为 1/θ,θ越小, B 越大。 例如θ=0.1°时 θ=0.1°=0.1×2π/360 =0.00175432rad W=0.02mm BH=11.4592mm