光柵尺位移傳感器檢測與數(shù)據(jù)處理
光柵尺位移傳感器的實質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對位稱量進行測量。高分辨率的光柵尺一般造價較貴,且制造困難。
為了提高系統(tǒng)分辨率,需要對莫爾條紋進行細(xì)分,目前光柵尺位移傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時,在與光柵刻線大致垂直的方向上就會產(chǎn)生莫爾條紋,隨著光柵的移動,莫爾條紋也隨之上下移動。這樣就把對光柵柵距的測量轉(zhuǎn)換為對莫爾條紋個數(shù)的測量。
在一個莫爾條紋寬度內(nèi),按照一定間隔放置4個光電器件就能實現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能。
由于位移是一個矢量,即要檢測其大小,又要檢測其方向,因此至少需要兩路相位不同的光電信號。
為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波,通常采用由低漂移運放構(gòu)成的差分放大器。
由4個光敏器件獲得的4路光電信號分別送到2只差分放大器輸入端,從差分放大器輸出的兩路信號其相位差為π/2,為得到判向和計數(shù)脈沖,需對這兩路信號進行整形,首先把它們整形為占空比為1:1的方波。
然后,通過對方波的相位進行判別比較,就可以得到光柵尺的移動方向。
通過對方波脈沖進行計數(shù),可以得到光柵尺的位移和速度。