以栅距就的主光栅的位移。主光栅和指示光栅的相对位移产生了莫尔条纹,为了测量莫尔条纹的位移,必须通过光电器件,将光信号转换成电信号。在光栅的适当位置放置光电器件,当两光栅作相对移动时,光电器件上的光强随莫尔条纹移动,光强变化为正弦曲线,如图12.1.4所示。在a位置,两个光栅刻线重叠,透过的光强最大,光电器件输出的电信号也最大;在c位置由于光被遮去一半,光强减小;位置d的光被完全遮去而成全黑,光强最小;若光栅继续移动,透射到光电器件上的光强又逐渐增大。光电器件上的光强变化近似于正弦曲线,光栅移动一个栅距W,光强变化一个周期。光电器件的输出电压可用公式表示为?式中——输出信号中的直流分量;?——输出信号中的交流分量幅值;?x——两光栅的相对位移。通过整形电路,将正弦信号转变成方波脉冲信号,则每经过一个周期输出一个方波脉冲,这样脉冲总数N就与光栅移动的栅距数相对应,因此光栅的位移为2.细分电路光栅数字传感器的测量分辨率等于一个栅距。但是,在精密检测中常常需要测量比栅距更小的位移量,为了提高分辨率,可以采用两种方法实现:1)增加刻线密度来减小栅距,但是这种方法受光栅刻线工艺的限制。2)采用细分技术,使光栅每移动一个栅距时输出均匀分布的n个脉冲,从而得到比栅距更小的分度值,使分辨力提高到。细分的方法有多种,如直接细分、电桥细分、锁相细分、调制信号细分、软件细分等。下面介绍常用的直接细分方法。直接细分又称位置细分,常用细分数为4,因此也称为四倍频细分。图12.1.7给出了一种四倍频细分电路及其波形。在上述辨向电路的基础上,将获得的两个相位相差90º的正弦信号分别整形和反相,就可得到4个相位依次为0°(S)、90º(C)、180º()、270º()的方波信号,经RC微分电路后就可在光栅移动一个栅距时,得到均匀分布的4个计数脉冲,再送到可逆计数器进行加法或减法计数,这样可将分辩率提高4倍。
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