在相距1/4栅距处，安放两个光电元件，它们的输出信号将产 生?度的相位差。
90º
辨向电路
四、细分技术
若以移过的莫尔条纹数来确定位移量，其分辨力为光栅栅距。 为了提高分辨力以测得更小的位移量，可采用细分技术：它是 在莫尔条纹信号变化的一个周期内，给出若干个计数脉冲来减小 脉冲当量的方法。
8.2.2 数字式角位移检测方法
u 为光电元件输出
的电压信号;
U
为输出信号中的
0
平均直流分量;
U m 为输出信号中正
弦交流分量的幅值。
2、利用光栅传感器测量线位移的原理
莫尔条纹演示
三、辨向原理及辨向电路 标尺光栅固定，指示光栅向前或向后移动时，莫尔条纹都是
作明暗交替的变化, 从而无法判别光栅移动的方向, 也不能正确 测量出有往复移动时位移的大小。因此必须在测量电路中加入辨 向电路。
2、增量式光电码盘
在圆盘上等角距地开有能透光的两圈缝隙，内缝隙A和外 缝隙B相错半条缝，最外圈开有一个透光狭缝表示码盘零位。 两透光缝相差为90°电气角。
分辨率取决于狭缝数。 优点：轨道少，结构简单，可靠性强，成本低。 缺点：电源出现故障时，数据丢失。
编码器在数控加工中 心的刀库选刀控制中
的应用
数显表
8.2.1 光栅数字式线位移检测
一、有关光学的基本原理 1、光栅的构造
透射直线光栅是在镀有铝箔的光学玻璃上，均匀地刻上许多 明暗相间、宽度相等、间距相等的透光线，称为栅线，设栅线宽 为a，线间缝宽为b，a+b=W称为栅距。通常a=b=W/2。
ห้องสมุดไป่ตู้
2、莫尔条纹原理
播放动画
长光栅莫尔条纹
长光栅光闸莫尔条纹
将机械转动的模拟量（位移）转换成以数字代码形式表示的电 信号，这类传感器称为编码器。编码器以其高精度、高分辨率和高
一、接触式码盘
1、二进制码盘
(1) 黑色:导电区 白色:不导电区
(2) 每组同心圆称 为一个码道;
(3) 内码道为高位
外码道为低位
(4)有n条码道，则
角度分辨率为：
Q 360 / 2n
绝对式接触式编码器演示
4个电刷 4码道
+5V输入 公共码道
最小分辨角度为 α=360°/24 =22.5°
2、格雷码盘(循环码)
任意相邻的两个代码间 只有一位代码有变化，即由 “0”变为“1”或“1”变 为“0”。
因此，读数误差最多不 超过“1”，只可能读成相 邻两个数中的一个数——有 效消除非单值性误差。
格雷码盘的译码电路
Bn1Bn2 Bn3 ......B1B0 Bn1Bn2......B2B1 Gn1 Bn1 Gn1 Bn1 Gn G G 1 n2 n3......G1G0 Gi Bi Bi1 Bi Gi Bi1
二、光电码盘 1、绝对式光电码盘
分辨率取决于码道数。 优点：精度高、绝对码输出、断电无影响 缺点：测量范围小，结构复杂
角编码器与旋 转刀库连接 刀具
旋转刀库
角编码器的输出 为当前刀具号 被加工工件
用不同的刀具加工复杂的工件
作业： 一、画出光栅标尺检测线位移的两路 输出信号的波形，设计辨向电路并简 要分析辨向原理。 二、绝对式编码器与增量式编码器各 自优缺点是什么？说明二进制码盘与 格雷码盘的优缺点。说明二进制码盘 误码产生的原因。设计格雷码盘测量 角位移时的输出转换电路。
传感器与检测技术
8.2 数字式位移检测方法
数字式传感器是测试技术、微电子技术与计算机技术相结合 的产物，是传感器技术发展的重要方向之一。
★ 数字式位移传感器的优点
测量精密度高、准确度高；
抗干扰能力强，稳定可靠,易于远传；
测量行程范围大；
可与微处理器直接相连，易于实现测量的自动化和数字化。
光栅在机床上的安装位置（3个自由度）
播放动画
圆弧莫尔条纹
单播击放准播中备放…演动…示画
光闸莫尔条纹
播放中播…放…动画
环形莫尔条纹
播放播中放…动…画 单击准备演示
辐射形莫尔条纹
单击播准放备动演画示
1—标尺光栅 2—指示光栅 3—光电器件 4—光源
标尺 光栅
指示 光栅
均匀刻线
夹角
移动
明暗相间 条纹
莫尔条纹
莫尔条纹演示
二、利用光栅测量线位移的原理 1、光栅传感器输出信号波形