位移傳感器的工作原理
位移傳感器又稱為線性傳感器,,是一種探測物體移動位移的裝置,。根據(jù)樣式劃分,它分為電感式位移傳感器,,電容式位移傳感器,,光電式位移傳感器,位移傳感器超聲波式位移傳感器,,霍爾式位移傳感器,。 電感式位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件,接通電源后,,在開關(guān)的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個交變磁場,,當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時,金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量,,使振蕩器輸出幅度線性衰減,,然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。
計量光柵是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象來測量位移的,。“莫爾”原出于法文Moire,,意思是水波紋。幾百年前法國絲綢工人發(fā)現(xiàn),,當(dāng)兩層薄絲綢疊在一起時,,將產(chǎn)生水波紋狀花樣;如果薄綢子相對運動,則花樣也跟著移動,,這種奇怪的花紋就是莫爾條紋,。
一般來說,只要是有一定周期的曲線簇重疊起來,,便會產(chǎn)生莫爾條紋,。計量光柵在實際應(yīng)用上有透射光柵和反射光柵兩種;按其作用原理又可分為輻射光柵和相位光柵;按其用途可分為直線光柵和圓光柵。下面以透射光柵為例加以討論,。
透射光柵尺上均勻地刻有平行的刻線即柵線,,a為刻線寬,b為兩刻線之間縫寬,W=a+b稱為光柵柵距,。目前國內(nèi)常用的光柵每毫米刻成10,、25、50,、100,、250條等線條。光柵的橫向莫爾條紋測位移,,需要兩塊光柵,。一塊光柵稱為主光柵,它的大小與測量范圍相一致;另一塊是很小的一塊,,稱為指示光柵,。為了測量位移,必須在主光柵側(cè)加光源,,在指示光柵側(cè)加光電接收元件,。當(dāng)主光柵和指示光柵相對移動時,由于光柵的遮光作用而使莫爾條紋移動,,固定在指示光柵側(cè)的光電元件,,將光強變化轉(zhuǎn)換成電信號。由于光源的大小有限及光柵的衍射作用,,使得信號為脈動信號。
直流信號和近視正弦的周期信號的疊加,,周期信號是位移x的函數(shù),。每當(dāng)x變化一個光柵柵距W,信號就變化一個周期,,信號由b點變化到b’點,。由于bb’=W,故b’點的狀態(tài)與b點狀態(tài)*一樣,,只是在相位上增加了2π,。