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图像传感器的应用
第六章 其他传感器 6.1 光栅传感器 6.2 感应同步器 6.3 光电码盘 6.4 光纤传感器 6.5 超声波传感器 6.6 红外传感器 6.7 电荷耦合器件 6.1 光栅传感器 光栅传感器又称计量光栅。 工作原理:莫尔条纹。 直接测量的物理量是机械位移。 它也可以测量能够转换为位移的其他物理量,如速度、加速度、振动、质量、表面轮廓等的测量。 6.1.1 光栅传感器的结构 光栅传感器由光源、透镜、光栅副和光电接收元件组成。 分类: 根据用途不同,光栅制作成:长光栅 圆光栅 光栅根据刻划的形式不同分:黑白光栅 相位光栅 按光栅的光线走向又可分为:透射光栅 反射光栅 透射长光栅 a表示线纹宽,b表示刻线的间距,W为光栅节距(栅距)或称光栅常数,W=a+b。 6.1.2 莫尔条纹及其特点 把光栅常数W相等的主光栅、指示光栅相对叠放在一起,二者不接触,中间留有很小的缝隙,并使栅线之间保持很小的夹角β,用光照射光栅,则在与栅线近乎垂直的方向上得到明暗相间的条纹。 莫尔条纹具有下述特点: 6.1.3 光栅的光路 如前所述光栅式传感器的光路通常有两种形式:透射光路和反射光路。 1 透射式光路 在透明的玻璃上均匀地刻划间距、宽度相等的条纹而形成的光栅叫做透射光栅。 2 反射式光路 在具有强反射能力的基体上,均匀地刻划间距、宽度相等的条纹而形成的光栅叫做反射光栅。 6.1.4 辨向原理 如果能够在物体正向移动时,将得到的脉冲数累加,而物体反向移动时可从已累加的脉冲数中减去反向移动的脉冲数,这样就能得到正确的测量结果。完成这种辨向任务的电路就是辨向电路。 6.1.5 电子细分技术 细分: 在莫尔条纹变化一周期时,不是输出1个脉冲,而是输出若干个脉冲,以减小脉冲当量提高分辨率。 6.2 感应同步器 感应同步器的测量原理: 两个平面印刷电路绕组的互感随其位置变化。 按其用途可分为: 直线感应同步器和圆感应同步器。前者用于测量直线位移,后者用于测量角位移。 6.2.1 感应同步器的结构 1 直线感应同步器 感应同步器由定尺和滑尺组成,圆感应同步器由定子和转子组成。在定尺和转子上是连续绕组.在滑尺和定子上是分段绕组(又称为正、余弦绕组)。 2 圆感应同步器 圆感应同步器又称旋转式感应同步器。其转子相当于直线感应同步器的定尺,定子则相当于滑尺。 6.2.2 感应同步器的工作原理 当激磁绕组(滑尺或定尺)用正弦电压激励时,将产生同频率的交变磁通。这个交变磁通与感应绕组耦合,在感应绕组上产生同频率的交变电势。 该电势的幅值,除了与激磁频率、感应绕组耦合的导体组、耦合长度、激磁电流、两绕组间隙有关外,还与两绕组的相对位置有关。 6.3 光电码盘 数字式传感器: 输出电信号都是数字脉冲。 光栅、感应同步器以及本节将要介绍的编码器,都是数字式传感器。 数字式传感器优点: 测量精度和分辨率高 抗干扰能力强 能避免在读标尺和曲线图时产生的人为误差 便于用计算机处理。 6.3.1 直接编码器 直接将角位移或线位移转换为二元码(即0和1)的数字式传感器 。 1 工作原理 2 码制与码盘 码盘按其所用码制可分为:二进码、循环码(格雷码)、十进制码、六十进制(度、分、秒进制)码等。 二进码盘的缺点: 每个码道的黑白分界线总有一半与相邻内圈码道的黑白分界线是对齐的,这样就会因黑白分界线刻画不精确造成粗误差。 循环码盘: 6.3.2 增量编码器 1 结构与工作原理 码盘上最外圈码道上只有一条透光的狭缝,它作为码盘的基准位置,所产生的脉冲将给计数系统提供一个初始的零位(清零)信号;中间一圈码道称为增量码道,最内一圈码道称为辨向码道。 扇形区的多少决定了增量编码器的分辨率 2 旋转方向的判别 产品简介 PCI2394 是一种基于 PCI 总线的数据采集卡,可直接插在 IBM-PC/AT? 或与之兼容的计算机内的任一 PCI 插槽中,4 轴正交编码器和计数器,该卡带有四个 32位四元 AB 相位编码计数器,多时间范围选择的 8 位定时器,4 路隔离数字量输入和 4 路隔离数字量输出,每个通道接受的数字量输入,可以是旋转编码器的指数或线性编码器的内部传感器输入。它灵活的中断源非常适合由于运动控制和位置监控。 编码器指标 ◆ 轴数:4 轴独立 ◆ 分辨率:32位 ◆ 输入方式:单端和差分 ◆ 计数器输入模式:不计数、X1、
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