第6章 传感器原理与测量电路2

第六章

传感器

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6.8 光栅传感器

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6.8 光栅传感器W2 tan (1 ) c tan W1 cos 各条纹的间距为: W2 B W sin 2 (cos 2 ) 2 W1 W1 W2 W12 W22 2W1W2 cos

由几何光学理论可以得到长光栅莫尔条纹的斜率为:

其中,W1----主光栅的光栅常数; W2----指示光栅的光栅常数； θ----两光栅栅线的夹角。3

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6.8 光栅传感器

莫尔条纹的特征(1)莫尔条纹的变化规律 两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹间距。由 于光的衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦 函数，变化周期数与两光栅相对移过的栅距数同步。

(2)放大作用 若两光栅的光栅常数相等，都为p,由于θ值很小，莫尔条纹 间距 B p /( 2 sin ) p / ,明显可看出莫尔条纹有放大作用， 2 放大倍数为 K B / p 1 / 。 例如 p = 0.01mm, θ= 0.01rad, 得B =1mm, 放大100倍。(3)均化栅距误差作用4

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6.8 光栅传感器

a

b

c

d

e

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6.8 光栅传感器

圆光栅

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6.8 光栅传感器

辨向原理光敏元件

1/4B

指示栅微 分

B

u1’ 莫尔条纹 u2’

Y1

微 分

Y27

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6.8 光栅传感器

细分技术 细分技术是应用数字传感器时常用的一种技术，其 目的是提高测量的分辨率和准确度。 各种数字传感器的输出均为脉冲，每个脉冲间隔相 当于一定的被测量，称为脉冲当量。脉冲当量即为该传 感器的分辨率。所谓细分，就是在原信号的一个脉冲间 隔内，均分出n个脉冲间隔，使脉冲当量减小至原来的 1/n ,将分辨率提高n倍。也即计数脉冲的频率提高n倍 ，故也称为n倍频。 常用的方法有：直接倍频、位置细分、电桥细分、 鉴幅细分和微机细分等。 8

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6.8 光栅传感器

细分技术

位置细分

基本原理是在一个信 号周期内安放两个以 上检测元件。

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6.8 光栅传感器

细分技术

位置细分 加计数脉冲 Q +,减计数 脉冲 Q -和主计数脉冲 Q 的计算

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6.8 光栅传感器

细分技术

电桥细分

u m R '2 R ' '2 ui sin( ) 1 1 1 R' R' ' ( ) R' R' ' RL11

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6.8 光栅传感器

细分技术

鉴幅细分

鉴幅细分是利用基准信号在不同 细分点的不同幅值来进行细分。

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6.8 光栅传感器

细分技术

微机细分

辨 向 电 路13

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6.9 光纤传感器

光纤结构及其导光示意图

n1 > n 2

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6.9 光纤传感器

数值孔径

sin c

n n1

2

2 2

NA15

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6.9 光纤传感器

根据光纤在传感器中的作用，光纤传感器可以 分为功能型光纤传感器、非功能型、(传光型) 光纤传感器和拾光型光纤传感器三类。

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6.9 光纤传感器

功能型传感器 利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感 器，它不仅起传输光波的作用，还起着敏感元件 的作用。被测对象 光导纤维

光

源

光敏元件测得信息17

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6.9 光纤传感器

传光型传感器 光纤仅仅起传光媒介的作用，在光纤中断部的端 面加装其它敏感元件构成传感器。被测对象 光导纤维

光

源敏感元件

光敏元件测得信息18

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6.9 光纤传感器

传光型光纤位移传感器原理图

光纤传感器(BF3 系列)上海闰安

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6.9 光纤传感器U

反射式光纤位移传感器原理图A O

B

CD Z

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6.9 光纤传感器

测量位移的迈克尔逊干涉仪

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qcxe.html