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2022-08-24

激光位移傳感器的原理及信號(hào)處理方式

  激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表。能夠非接觸測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化。可以測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等精密的幾何測(cè)量。



  激光有直線度好的優(yōu)良特性,同樣激光位移傳感器相對(duì)于我們已知的超聲波傳感器有更高的精度。但是,激光的產(chǎn)生裝置相對(duì)比較復(fù)雜且體積較大,因此會(huì)對(duì)激光位移傳感器的應(yīng)用范圍要求較苛刻。


  信號(hào)處理方式有:


  1、辨向原理


  在實(shí)際應(yīng)用中,位移具有兩個(gè)方向,即選定一個(gè)方向后,位移有正負(fù)之分,因此用一個(gè)光電元件測(cè)定莫爾條紋信號(hào)確定不了位移方向。為了辨向,需要有π/2相位差的兩個(gè)莫爾條紋信號(hào)。如圖2,在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件,得到兩個(gè)相位差π/2的電信號(hào)u01和u02,經(jīng)過整形后得到兩個(gè)方波信號(hào)u01’和u02’。光柵正向移動(dòng)時(shí)u01超前u0290度,反向移動(dòng)時(shí)u02超前u0190度,故通過電路辨相可確定光柵運(yùn)動(dòng)方向。


  2、細(xì)分技術(shù)


  隨著對(duì)測(cè)量精度要求的提高,以柵距為單位已不能滿足要求,需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分。所謂細(xì)分就是在莫爾條紋信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi),發(fā)出若干個(gè)脈沖,以減少脈沖當(dāng)量。如一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出n個(gè)脈沖,則可使測(cè)量精度提高n備,而每個(gè)脈沖相當(dāng)于原來柵距的1/n。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率提高了n倍,因此也稱n倍頻。


  通常用的有兩種細(xì)分方法:其一:直接細(xì)分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件,可得到兩個(gè)相位差90o的電信號(hào),用反相器反相后就得到四個(gè)依次相差90o的交流信號(hào)。同樣,在兩莫爾條紋間放置四個(gè)依次相距1/4條紋間距的光電元件,也可獲得四個(gè)相位差90o的交流信號(hào),實(shí)現(xiàn)四倍頻細(xì)分。其二:電路細(xì)分。


  


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