中职 自动检测与传感技术——项目教程项目五 课件.ppt

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1、中职中职 自动检测与传感技术自动检测与传感技术项目教项目教程项目五程项目五 课件课件 高教版高教版项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移一、电位器式传感器检测位移一、电位器式传感器检测位移 模拟式位移传感器有电位器式、电阻应变式、电感式、电容式、模拟式位移传感器有电位器式、电阻应变式、电感式、电容式、超声波式、光电式、霍尔式位移传感器等，本次任务着重学习电位器超声波式、光电式、霍尔式位移传感器等，本次任务着重学习电位器式和电感式位移传感器。式和电感式位移传感器。电位器是一种常用的电子元件，广泛应用于各种电器和电子设备中。电位器是一种常用

2、的电子元件，广泛应用于各种电器和电子设备中。它是一种把机械的线位移和角位移转换为与它成一定函数关系的电阻和电它是一种把机械的线位移和角位移转换为与它成一定函数关系的电阻和电压输出的传感元件。压输出的传感元件。电位器式传感器与电阻应变片式传感器、压阻式传感器一样同统属于电位器式传感器与电阻应变片式传感器、压阻式传感器一样同统属于电阻式传感器。其特点是结构简单、价格低廉、性能稳定、适应性强、输电阻式传感器。其特点是结构简单、价格低廉、性能稳定、适应性强、输出信号大等优点，不足是分辨力有限，动态响应较差。其实物外形见图出信号大等优点，不足是分辨力有限，动态响应较差。其实物外形见图5-15-1所示。所

3、示。（a a）直线位移式）直线位移式 (b)(b)角位移式角位移式 图图5-1 5-1 部分电位器式位移传感器外形图部分电位器式位移传感器外形图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 一、电位器式传感器检测位移一、电位器式传感器检测位移1.1.电位器式位移传感器的结构及原理电位器式位移传感器的结构及原理 （1 1）结构：电位器式位移传感器是由电阻元件、电刷和骨架等构成。）结构：电位器式位移传感器是由电阻元件、电刷和骨架等构成。其结构见图其结构见图5-25-2所示。所示。图图5-2 5-2 电位器式位移传感器结构图电位器式位移传感器结构图

4、项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 一、电位器式传感器检测位移一、电位器式传感器检测位移1.1.电位器式位移传感器的结构及原理电位器式位移传感器的结构及原理 （2 2）原理：图）原理：图5-35-3所示为常用的线性所示为常用的线性直线位移传感器的原理图，其电阻元件由直线位移传感器的原理图，其电阻元件由金属电阻丝绕成，电阻丝截面积相等，电金属电阻丝绕成，电阻丝截面积相等，电阻沿长度分布均匀。设电位器全长为阻沿长度分布均匀。设电位器全长为X Xmaxmax，总电阻为，总电阻为R Rmaxmax，则当电刷由，则当电刷由A A到到B B移动

5、移动x x距距离后，离后，A A到电刷间的电阻为到电刷间的电阻为 R Rx x xxk kr r x (5-1)x (5-1)若做分压用，设加在电位器若做分压用，设加在电位器A A、B B之间的电之间的电压为压为UmaxUmax，则输出电压为，则输出电压为 U Ux x xxk ku u x (5-2)x (5-2)k kr r为电位器的电阻灵敏度，为电位器的电阻灵敏度，k ku u为电位为电位器的电压灵敏度。器的电压灵敏度。图图5-3 5-3 电位器式传感器直线位移原理图电位器式传感器直线位移原理图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位

6、移 一、电位器式传感器检测位移一、电位器式传感器检测位移1.1.电位器式位移传感器的结构及原理电位器式位移传感器的结构及原理 （2 2）原理：）原理：与直线式位移传感器原理相同，如图与直线式位移传感器原理相同，如图5-45-4所示，角位移传感器的电阻所示，角位移传感器的电阻R R与角度与角度的关系的关系为：为：R R aak kr r a (5-3)a (5-3)电压与角度的关系为：电压与角度的关系为：U U aak ku u a (5-4)a (5-4)由此可见，电位器式位移传感器就是将直由此可见，电位器式位移传感器就是将直线位移和角位移的变化转换为电刷触点的移动，线位移和角位移的变化转换为

7、电刷触点的移动，进而转换成输出电阻、电压或电流的变化，从进而转换成输出电阻、电压或电流的变化，从而实现位移检测。而实现位移检测。图图5-4 5-4 电位器式传感器角位移原理图电位器式传感器角位移原理图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 一、电位器式传感器检测位移一、电位器式传感器检测位移2.2.电位器式位移传感器的应用电位器式位移传感器的应用如如图图5-55-5所所示示为为电电位位器器式式位位移移传传感感器器测测量量压压力力的的原原理理示示意意图图。其其原原理理是是利利用用弹弹性性元元件件（如如弹弹簧簧管管、膜膜片片或或膜膜盒盒）把

8、把被被测测的的压压力力信信号号变变换换为为弹弹性性元元件件的的位位移移，然然后后再再将将此此位位移移转转换换为为电电刷刷触触点点的的移移动动，从而引起输出电压或电流相应的变化。从而引起输出电压或电流相应的变化。在在弹弹性性敏敏感感元元件件膜膜盒盒的的内内腔腔，施施加加被被测测流流体体压压力力，在在此此压压力力作作用用下下，膜膜盒盒中中心心产产生生位位移移，推推动动连连杆杆上上移移，使使曲曲柄柄轴轴带带动动电电刷刷在在电电位位器器电电阻阻丝丝上上滑滑动动，使使传传感感器器的的电电阻阻值值发发生生变变化化，最最后后输输出出一一个个与与被测压力成正比的电压信号。被测压力成正比的电压信号。图图5-5

9、5-5 电位器式位移传感器测量电位器式位移传感器测量 压力的原理示意图压力的原理示意图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移 电感式传感器是利用电磁感应定律将被测非电量（如位移、压力、流电感式传感器是利用电磁感应定律将被测非电量（如位移、压力、流量、振动速度等）转换为线圈自感量或互感量的变化，再由测量电路转换量、振动速度等）转换为线圈自感量或互感量的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。电感式传感器具有结构简单、工作可靠、测为电压或电流的变化量输出。电感式传感器具有结构简单、工

10、作可靠、测量精度高、线性度好、输出功率大等优点而广泛应用于工业控制及自动化量精度高、线性度好、输出功率大等优点而广泛应用于工业控制及自动化系统中。其不足之处是频率响应较低，不宜用于快速动态测量。系统中。其不足之处是频率响应较低，不宜用于快速动态测量。电感式传感器的种类很多，根据转换原理不同，可分为自感式和互感式两电感式传感器的种类很多，根据转换原理不同，可分为自感式和互感式两种；根据结构形式不同，可分为变气隙型和螺管型两种。种；根据结构形式不同，可分为变气隙型和螺管型两种。1.1.自感式电感传感器自感式电感传感器（1 1）自感：当一个线圈中电流）自感：当一个线圈中电流i i变化时，该电流产生的

11、磁通变化时，该电流产生的磁通也随之变化，也随之变化，因而线圈本身产生感应电势因而线圈本身产生感应电势e e，这种现象称之为自感，产生的感应电动势，这种现象称之为自感，产生的感应电动势称为自感电势。自感式传感器就是通过测量线圈自感的变化从而确定被测称为自感电势。自感式传感器就是通过测量线圈自感的变化从而确定被测量的大小。量的大小。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移1.1.自感式电感传感器自感式电感传感器（2 2）自感式传感器的结构及原理）自感式传感器的结构及原理 自感式位移传感器也称变

12、磁阻式传感器，主要由线圈、铁心、衔铁三自感式位移传感器也称变磁阻式传感器，主要由线圈、铁心、衔铁三部分组成，其中铁心和衔铁由导磁材料制成。线圈的自感系数计算公式为部分组成，其中铁心和衔铁由导磁材料制成。线圈的自感系数计算公式为 L L （5-55-5）式中式中 L L 自感系数自感系数 Rm Rm 磁路的总磁阻磁路的总磁阻 N N 线圈的匝数线圈的匝数 式式5-55-5表明，在线圈的匝数表明，在线圈的匝数N N一定的情况下，自感系数一定的情况下，自感系数L L与磁阻与磁阻RmRm成反成反比。如果改变磁阻比。如果改变磁阻RmRm的大小，就可以改变线圈的自感系数的大小，就可以改变线圈的自感系数L

13、L。自感式位移。自感式位移传感器就是利用这个原理制成的。自感式位移传感器的种类较多，常见的传感器就是利用这个原理制成的。自感式位移传感器的种类较多，常见的有变气隙式、变截面式、螺线管式及差动式等。有变气隙式、变截面式、螺线管式及差动式等。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移1.1.自感式电感传感器自感式电感传感器 应应用用：如如图图5-65-6所所示示为为自自感感式式液液位位检检测测装装置置。当当液液位位升升高高时时，液液体体对对浮浮子子的的浮浮力力作作用用，使使浮浮子子上上升升，铁铁

14、心心上上移移，电电感感变变化化，原原来来的的平平衡衡状状态态被被破坏，输出信号发生变化，从而检测出液位的变化。破坏，输出信号发生变化，从而检测出液位的变化。图图5-6 5-6 自感式液位检测装置自感式液位检测装置项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移1.1.自感式电感传感器自感式电感传感器 （3 3）变气隙式自感位移传感器的工作原理）变气隙式自感位移传感器的工作原理 变气隙型自感位移电感传感器的结构如变气隙型自感位移电感传感器的结构如图图5-75-7所示。铁心和衔铁由导磁材料如硅钢所示。

15、铁心和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁心和衔铁之间有气片或坡莫合金制成，在铁心和衔铁之间有气隙，气隙厚度为隙，气隙厚度为，传感器的运动部分与衔，传感器的运动部分与衔铁相连。当被测物体带动衔铁移动时，气隙铁相连。当被测物体带动衔铁移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。变气隙式自感位移传感器受的大小和方向。变气隙式自感位移传感器受灵敏度和线性度的制约只适用于测量微小位灵敏度和

16、线性度的制约只适用于测量微小位移（移（0.010.010.1mm0.1mm）。）。图图5-7 5-7 变气隙式自感位移传感器的结变气隙式自感位移传感器的结构原理示意图构原理示意图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移1.1.自感式电感传感器自感式电感传感器 在实际测量使用中，为减小非线性误在实际测量使用中，为减小非线性误差，提高灵敏度，多采用差动变隙式电感差，提高灵敏度，多采用差动变隙式电感传感器，其结构如图传感器，其结构如图5-85-8所示。所示。差动变隙式位移传感器由两个相同的差动变

17、隙式位移传感器由两个相同的线圈和磁路组成。当被测量通过导杆使衔线圈和磁路组成。当被测量通过导杆使衔铁移动偏离中间位置时，两个回路中磁阻铁移动偏离中间位置时，两个回路中磁阻发生大小相等、方向相反的变化，形成差发生大小相等、方向相反的变化，形成差动输出。使用时，两个电感线圈连接成交动输出。使用时，两个电感线圈连接成交流电桥的相邻桥臂，另两个桥臂由电阻组流电桥的相邻桥臂，另两个桥臂由电阻组成。与单线圈自感传感器相比，差动式的成。与单线圈自感传感器相比，差动式的灵敏度提高了一倍，线性度得到了改善，灵敏度提高了一倍，线性度得到了改善，并且差动式的电感结构，可抵消温度、噪并且差动式的电感结构，可抵消温度、

18、噪声等干扰的影响。声等干扰的影响。图图5-8 5-8 差动变隙式位移传感器结构示意图差动变隙式位移传感器结构示意图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移2.2.互感式电感传感器互感式电感传感器 互互感感式式位位移移传传感感器器是是根根据据变变压压器器的的基基本本原原理理制制成成的的。它它是是把把被被测测的的机机械械位位移移转转换换为为线线圈圈互互感感变变化化的的传传感感器器。由由于于该该传传感感器器将将次次级级线线圈圈用用差差动动形形式式连连接接，所所以以又又称称为为差差动动变变压压器器

19、式式位位移移传传感感器器。现现用用于于位位移移测测量量的的大大多多采采用用螺螺线线管管式式差差动动变变压压器器，其其结结构构示示意意图图见图见图5-95-9所示。所示。图图5-9 5-9 螺线管式差动变压器结构示意图螺线管式差动变压器结构示意图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移2.2.互感式电感传感器互感式电感传感器 图图5-105-10所示为螺线管式差动变压器的工作原理示意图。它是以初级所示为螺线管式差动变压器的工作原理示意图。它是以初级线圈作激励源，次级线圈由两个完全相同的线圈反

20、相串接而成。当初级线圈作激励源，次级线圈由两个完全相同的线圈反相串接而成。当初级线圈线圈L L1 1加以激励电压加以激励电压U Ui i时，产生激励电流时，产生激励电流I Ii i，由此在线圈中产生磁通，由此在线圈中产生磁通，则在两个次级线圈则在两个次级线圈L L2121和和L L2222中便会产生感应电势中便会产生感应电势E E2121和和E E2222。若变压器的结。若变压器的结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，两互感系数构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，两互感系数M M1 1M M2 2(互互感系数由磁路的结构尺寸决定感系数由磁路的结构尺寸决定)。根据电磁感应原理，必

21、有。根据电磁感应原理，必有E E2121E E2222。由。由于变压器两次级线圈反向串联，因而于变压器两次级线圈反向串联，因而U UO OE E2121E E22220,0,即差动变压器输出即差动变压器输出电压为零。电压为零。当活动衔铁向上移动时，由于磁阻的影响，当活动衔铁向上移动时，由于磁阻的影响，L L1 1中磁通将大于中磁通将大于L L2 2中磁中磁通，使得通，使得M M1 1MM2 2，因而，因而E E2121EE2222。反之，。反之，E E2121EE2222。所以当。所以当E E2121、E E2222随着衔铁的随着衔铁的位移发生变化时，位移发生变化时，U UO O也将随衔铁的位

22、移变化而变化，这就是差动变压器也将随衔铁的位移变化而变化，这就是差动变压器式位移传感器的工作原理。式位移传感器的工作原理。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移2.2.互感式电感传感器互感式电感传感器图图5-10 5-10 螺线管式差动变压器的实物图及工作原理示意图螺线管式差动变压器的实物图及工作原理示意图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移3.3.互感式位移传感器的应用互感式位

23、移传感器的应用 电感式位移传感器由于自身频率响应低，不适用于高频动态值的电感式位移传感器由于自身频率响应低，不适用于高频动态值的测量。它主要用于测量位移和可以转换成位移量的机械量，如力、张测量。它主要用于测量位移和可以转换成位移量的机械量，如力、张力、压力、压差、加速度、振动、流量、厚度、液位、相对密度、转力、压力、压差、加速度、振动、流量、厚度、液位、相对密度、转矩等物理量。矩等物理量。（1 1）互感式位移传感器测量压力）互感式位移传感器测量压力 如图如图5-115-11所示为差动变压器式位移传感器检测压力的原理示意图。所示为差动变压器式位移传感器检测压力的原理示意图。当传感器没有检测到压力

24、时，膜盒在初始位置状态，固接在膜盒中心当传感器没有检测到压力时，膜盒在初始位置状态，固接在膜盒中心的衔铁位于差动变压器的中间位置，此时，输出电压为零。的衔铁位于差动变压器的中间位置，此时，输出电压为零。当有压力作用于接头时，此压力被接头传入膜盒，使得膜盒受外界压当有压力作用于接头时，此压力被接头传入膜盒，使得膜盒受外界压力而膨胀或收缩，固接在膜盒中心的衔铁随膜盒的膨胀或收缩而在差力而膨胀或收缩，固接在膜盒中心的衔铁随膜盒的膨胀或收缩而在差动变压器线圈中移动，使得差动变压器两线圈产生的信号电压发生了动变压器线圈中移动，使得差动变压器两线圈产生的信号电压发生了变化，此变化的电压经电子电路检波、整形

25、和放大后输出并显示，从变化，此变化的电压经电子电路检波、整形和放大后输出并显示，从而实现压力的检测。而实现压力的检测。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移3.3.互感式位移传感器的应用互感式位移传感器的应用图图5-11 5-11 差动变压器式位移传感器检测压力的原理示意图差动变压器式位移传感器检测压力的原理示意图项目五项目五 位移的检测位移的检测任务一任务一 模拟式位移传感器检测位移模拟式位移传感器检测位移 二、电感式传感器检测位移二、电感式传感器检测位移3.3.互感式位移传感器的应用

26、互感式位移传感器的应用图图5-12 5-12 差动变压器式位移传感器检测加速度的原理示意图差动变压器式位移传感器检测加速度的原理示意图（2 2）互感式位移传感器测量加速度）互感式位移传感器测量加速度 如图如图5-125-12所示为差动变压器式加速度传感器。它是由悬臂梁和差动变所示为差动变压器式加速度传感器。它是由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将悬臂梁底座与差动变压器的线圈骨架固定，而将衔压器构成。测量时，将悬臂梁底座与差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的铁的A A端与被测振动物体相连，此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，端与被测振动物体相连，此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与

27、被测加速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测它的位移与被测加速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测物体带动衔铁以物体带动衔铁以x(t)x(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相应规律变振动时，导致差动变压器的输出电压也按相应规律变化。化。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务二任务二 数字式位移传感器检测位移数字式位移传感器检测位移 一、认识光栅式位移传感器一、认识光栅式位移传感器a)a)绝对式光栅角位移传感器绝对式光栅角位移传感器 b)b)增量式式光栅角位移传感器增量式式光栅角位移传感器 c)c)光纤光栅位移传感器光纤光栅位移传感器 图图5-14 5-14 部分光栅式

28、位移传感器实物外形图部分光栅式位移传感器实物外形图 光光栅栅式式位位移移传传感感器器是是基基于于莫莫尔尔条条纹纹的的光光学学原原理理而而制制成成的的测测量量直直线线位位移移和和角角位位移移的的传传感感器器件件。图图5-135-13为为部部分分光光栅栅位位移移传传感感器器的的实实物物外外形形图图。它它主主要要由光源、透镜、主光栅（标尺光栅由光源、透镜、主光栅（标尺光栅)、指示光栅和光电接收元件组成。、指示光栅和光电接收元件组成。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务二任务二 数字式位移传感器检测位移数字式位移传感器检测位移 一、认识光栅式位移传感器一、认识光栅式位移传感器图图5-14 5-14

29、光栅式位移传感器的结构组成光栅式位移传感器的结构组成 光栅式位移传感器的结构如图光栅式位移传感器的结构如图5-5-1414所示。所示。所谓光栅，就是由等宽等间距的所谓光栅，就是由等宽等间距的平行狭缝所组成的光学器件。光栅按平行狭缝所组成的光学器件。光栅按光线的走向分，可分为透射式光栅和光线的走向分，可分为透射式光栅和反射式光栅两大类；按用途来分类，反射式光栅两大类；按用途来分类，光栅又分为直线光栅和圆光栅两种。光栅又分为直线光栅和圆光栅两种。透射式光栅是在光学玻璃基体上透射式光栅是在光学玻璃基体上均匀地刻画间距、宽度相等的条纹，均匀地刻画间距、宽度相等的条纹，形成断续的透光区和不透光区。形成断

30、续的透光区和不透光区。反射式光栅一般用不锈钢做基体，反射式光栅一般用不锈钢做基体，用化学的方法制作出黑白相间的条纹，用化学的方法制作出黑白相间的条纹，形成强光反光区和不反光区。直线光形成强光反光区和不反光区。直线光栅用于长度的测量，圆光栅用于角度栅用于长度的测量，圆光栅用于角度测量。测量。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务二任务二 数字式位移传感器检测位移数字式位移传感器检测位移 一、认识光栅式位移传感器一、认识光栅式位移传感器图图5-15 5-15 位移检测光栅的结构示意图位移检测光栅的结构示意图 如图如图5-155-15所示为测量位移的直线光栅的结构。图中所示为测量位移的直线光栅的结构

31、。图中a a为刻线宽度，为刻线宽度，b b为为缝隙宽度，则缝隙宽度，则W=a+bW=a+b称为光栅的栅距（也称光栅常数）。通常称为光栅的栅距（也称光栅常数）。通常a=ba=b，或，或a:b=1.1:0.9a:b=1.1:0.9。线纹宽度一般为每毫米。线纹宽度一般为每毫米200200、100100、5050、2525、1010线，标尺光栅线，标尺光栅的有效长度即为测量范围。指示光栅比标尺光栅短得多，但两者刻有同样的有效长度即为测量范围。指示光栅比标尺光栅短得多，但两者刻有同样的栅距。在测量角位移圆光栅中，其光栅两条相邻刻线的中心线的夹角为的栅距。在测量角位移圆光栅中，其光栅两条相邻刻线的中心线的

32、夹角为角介距，线纹密度一般为每周（角介距，线纹密度一般为每周（360360）有）有100100到到1260012600不等的线。对于圆光不等的线。对于圆光栅，这些线纹是等栅距角的向心条纹。栅距和栅距角是决定光栅光学性质栅，这些线纹是等栅距角的向心条纹。栅距和栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。的基本参数。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务二任务二 数字式位移传感器检测位移数字式位移传感器检测位移 二二、光栅式位移传感器的工作原理、光栅式位移传感器的工作原理图图5-16 5-16 莫尔条纹原理莫尔条纹原理 光栅式位移传感器就是依据莫尔条纹的光学原理来测量直线位移和角位移光栅式位移传感器就是依

33、据莫尔条纹的光学原理来测量直线位移和角位移的。的。1.1.莫尔条纹莫尔条纹 如图如图5-165-16所示，把光栅常数相等的标尺光栅和指示光栅相互重叠在一所示，把光栅常数相等的标尺光栅和指示光栅相互重叠在一起（片间留有很小的间隙），并使两光栅之间保持很小的夹角，于是在垂起（片间留有很小的间隙），并使两光栅之间保持很小的夹角，于是在垂直于栅线的方向上出现明暗相间的条纹被称作莫尔条纹。直于栅线的方向上出现明暗相间的条纹被称作莫尔条纹。项目五项目五 位移的检测位移的检测任务二任务二 数字式位移传感器检测位移数字式位移传感器检测位移 二二、光栅式位移传感器的工作原理、光栅式位移传感器的工作原理 莫尔条纹

34、的间距莫尔条纹的间距B B与两光栅线纹夹角与两光栅线纹夹角之间的关系为之间的关系为 BW/BW/（5-65-6）W W 为光栅栅距为光栅栅距 为两光栅刻线间的夹角为两光栅刻线间的夹角 从式（从式（5-65-6）可知，当）可知，当W W一定时，一定时，越小，则越小，则B B越大。这相当于把栅距越大。这相当于把栅距放大了放大了1/1/倍，提高了灵敏度。倍，提高了灵敏度。2.2.光栅位移传感器的工作原理光栅位移传感器的工作原理 图图5-145-14中，光源发出的辐射光线，经过透镜后变成平行光束，照射在中，光源发出的辐射光线，经过透镜后变成平行光束，照射在标尺光栅上。当有位移带动指示光栅移动时，产生莫

35、尔条纹。若用光敏元标尺光栅上。当有位移带动指示光栅移动时，产生莫尔条纹。若用光敏元件接收莫尔条纹移动时光强的变化，则光信号被转换为电信号（电压或电件接收莫尔条纹移动时光强的变化，则光信号被转换为电信号（电压或电流信号）输出，测量输出电信号的大小，即可获得位移量。由于光敏元件流信号）输出，测量输出电信号的大小，即可获得位移量。由于光敏元件产生的电压信号一般比较微弱，在长距离传递时很容易被各种干扰信号所产生的电压信号一般比较微弱，在长距离传递时很容易被各种干扰信号所淹没、覆盖，造成传送失真。为了保证光敏元件输出的信号在传送中不失淹没、覆盖，造成传送失真。为了保证光敏元件输出的信号在传送中不失真，应首先将该电压信号进行功率和电压放大，然后再进行传送。真，应首先将该电压信号进行功率和电压放大，然后再进行传送。