傳感器原理與技術(shù)課件：光柵位置傳感器的工作原理與應(yīng)用

Workingprincipleandapplicationofgratingpositionsensor光柵位置傳感器的工作原理與應(yīng)用光柵位置傳感器的工作原理與應(yīng)用位移檢測、速度和加速度檢測光柵是由很多等節(jié)距的透光縫隙和不透光的刻線均勻相間排列構(gòu)成的光電器件光柵物理光柵計(jì)量光柵物理光柵利用光的衍射現(xiàn)象光柵計(jì)量光柵物理光柵衍射現(xiàn)象光譜分析光波長等量的測量計(jì)量光柵主要利用莫爾現(xiàn)象，測量位移、速度、加速度、振動(dòng)等物理量。光柵物理光柵計(jì)量光柵莫爾現(xiàn)象位移速度加速度振動(dòng)本節(jié)課，我們學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是光柵位置傳感器的工作原理與應(yīng)用。光柵位置傳感器的工作原理與應(yīng)用光柵式傳感器實(shí)際上是光電式傳感器的一個(gè)特殊應(yīng)用。光柵式傳感器光電式傳感器莫爾條紋把光柵作為測量元件，具有結(jié)構(gòu)原理簡單、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)測量元件結(jié)構(gòu)原理簡單測量精度高在數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床精密定位長度速度加速度振動(dòng)測量首先，我們先來學(xué)習(xí)光柵位置傳感器的工作原理。光柵位置傳感器的工作原理如圖5-3-4所示圖5-3-4光柵位置傳感器的結(jié)構(gòu)當(dāng)主光柵產(chǎn)生位移時(shí)，莫爾條紋便隨著產(chǎn)生位移圖5-3-4光柵位置傳感器的結(jié)構(gòu)當(dāng)主光柵產(chǎn)生位移時(shí)，莫爾條紋便隨著產(chǎn)生位移圖5-3-4光柵位置傳感器的結(jié)構(gòu)當(dāng)主光柵產(chǎn)生位移時(shí)，莫爾條紋便隨著產(chǎn)生位移圖5-3-4光柵位置傳感器的結(jié)構(gòu)若用光敏元件記錄莫爾條紋通過某點(diǎn)的數(shù)目圖5-3-4光柵位置傳感器的結(jié)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)線路轉(zhuǎn)換輸出便可知主光柵移動(dòng)的距離圖5-3-4光柵位置傳感器的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換輸出也就測得了被測物體的位移量，從而知道了被測物體的精確位置。被測物體位移量精確位置圖5-3-4光柵位置傳感器的結(jié)構(gòu)利用上述原理，通過多個(gè)光電器件對莫爾條紋信號的內(nèi)插細(xì)分，便可檢測出光柵距很小的位移量，以及被測物體的移動(dòng)方向。通過多個(gè)光電器件對莫爾條紋信號的內(nèi)插細(xì)分光柵距很小的位移量被測物體的移動(dòng)方向接下來，我們學(xué)習(xí)光柵傳感器的應(yīng)用。光柵傳感器的應(yīng)用由于光柵位移傳感器測量精度高（分辨率為0.1um。)，動(dòng)態(tài)測量范圍廣（0～1000mm)測量精度高動(dòng)態(tài)測量范圍廣分辨率：0.1um0～1000mm無接觸測量自動(dòng)化數(shù)字化因而在機(jī)械工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械工業(yè)量具、數(shù)控機(jī)床閉環(huán)反饋控制工作主機(jī)坐標(biāo)測量光柵位移傳感器起著重要的作用光柵位移傳感器如圖5-3-5所示為安裝直線光柵的數(shù)控機(jī)床。圖5-3-5安裝直線光柵數(shù)控機(jī)床2.光柵傳感器的安裝與調(diào)試光柵傳感器的安裝與調(diào)試從光柵的使用壽命考慮，一般將主光柵尺安裝在機(jī)床或設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件上光柵的使用壽命而讀數(shù)頭則安裝在固定部件上光柵的使用壽命固定部件反之亦可，但對讀數(shù)頭引出電纜線的固定要采取保護(hù)措施。電纜線的固定保護(hù)措施合理的安裝方式還要考慮切削冷卻液等的濺向問題光柵傳感器對安裝基面也有一定要求，不能直接固定在粗糙不平或涂漆的床身上。安裝基面不能直接固定在粗糙不平或涂漆的床身安裝基面應(yīng)達(dá)到直線度誤差≤0.1mm/m，表面粗糙度R≤6.3um，與機(jī)床相應(yīng)導(dǎo)軌的平行度誤差在全長范圍內(nèi)≤0.1mm安裝基面直線度誤差：≤0.1mm/m表面粗糙度：R≤6.3um與機(jī)床相應(yīng)導(dǎo)軌的平行度誤差在全長范圍內(nèi)≤0.1mm如達(dá)不到此要求安裝基面直線度誤差：≤0.1mm/m表面粗糙度：R≤6.3um與機(jī)床相應(yīng)導(dǎo)軌的平行度誤差在全長范圍內(nèi)≤0.1mm則要求制作專門的光柵主尺尺座和一個(gè)與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座專門的光柵主尺尺座與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座兩者之間的要求如圖5-3-6所示。圖5-3-6光柵傳感器的基座（a）主尺尺座（b）讀數(shù)頭基座3.使用光柵傳感器應(yīng)注意的幾個(gè)問題使用光柵傳感器注意事項(xiàng)①插拔讀數(shù)頭與數(shù)顯表的連接插頭時(shí)讀數(shù)頭數(shù)顯表1關(guān)閉電源②使用過程中應(yīng)及時(shí)清理濺落在測量裝置上的切屑和冷卻液2切屑冷卻液嚴(yán)防異物進(jìn)入殼體內(nèi)部③應(yīng)保持光柵尺的清潔，可每隔一年用乙醚清洗尺面。3④為防止工作臺移動(dòng)超過光柵尺長度而撞壞讀數(shù)頭4防止工作臺移動(dòng)超過光柵尺長度而撞壞讀數(shù)頭可在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置4在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置此外，在購買光柵尺時(shí)，其測量長