04第四章信号检出技术bppt-上海交通大学一类课程

第四章信号检出技术2/0VtDcTV61.05.33105、超声波测距系统声音---机械波（机械振动---弹性煤质）；声波---纵波；声速（C）---声波在媒质中传播的速度，单位为m/s声频范围（可听频率范围）：20~20000Hz次声波---频率低于20Hz；超声波---超过20kHztc---往返时间特点：不易受太阳光干扰；不受测量对象颜色、表面形状的影响；抗污染能力强超声波在空气中的传播速度：空气中：344m/s；水中：1440m/s；钢铁中：约5000m/s。T---环境温度（C）应用：粉尘、水滴飞溅；透明体（如塑料薄膜和板材）、海绵、橡胶、蝶形纸类的堆积量/厚度的测量；物流运输系统被测距离：1）原理：2）应用实例：①运输小车的控制②车体的定位检测四、角度及角位移传感器矩形零件的直角，锥体的锥角、零部件的定位角、转角及分度角实物基准---标准多面棱体、标准分度盘和角度量块角度检测：直接检测：间接检测：相对检测、绝对检测角度检测器具---角尺、角度样板、量角器、水平仪、分度头、光学测角仪1、相对检测1）角度样板---专用的定值量具---较精密零件的检验)'('1025La---光隙大小(mm)L---被检锥体素线长度(mm)角度偏差：2）多面棱体---多值的角度块正多面体---合金钢/石英玻璃工作面数：6，8，12，24，36，72角度基准---测量分度盘、精密齿轮、蜗轮的分度误差其他测量---获得精确转角多面棱体测量分度误差1---被测度盘；2---24面体；3---工作台；4---自准直仪；5---读数显微镜；6---底座3）圆光栅传感器光栅---径向光栅、切向光栅、环形光栅径向圆光栅切向圆光栅①径向光栅的圆弧形莫尔条纹两块径向光栅---栅距角相同/不大偏心量光栅不同区域，栅线交角不同---圆弧形莫尔条纹（不同曲率半径）条纹宽度---随位置变化偏心垂直位置上---条纹近似垂直于栅线偏心方向上---条纹近似平行于栅线---横向莫尔条纹---纵向莫尔条纹其他位置---斜向莫尔条纹实际应用特例---光闸莫尔条纹（同心、栅距角相同）主光栅（一个栅距角）---透光量（一个周期）莫尔条纹---圆弧形、环形、辐射形②切向光栅的环形莫尔条纹两块切向光栅---栅距角相同/切线圆半径不同/同心叠合环形莫尔条纹---以光栅中心为圆心的同心圆簇条纹宽度---随条纹位置变化应用：高精度角度测量和分度---全光栅平均效应优点：③环形光栅的辐射形莫尔条纹两块环形光栅（相同）---栅线相对/不大的偏心量辐射形莫尔条纹---条纹近似直线/呈辐射状特点：条纹数目/位置---偏心量大小/圆心连线方向光栅旋转---条纹数目/位置（不变）偏心量（一个栅距）---莫尔条纹数目增加一条（一个象限内）应用：主轴偏移、晃动2、绝对测量1）差动电容式转角传感器两个独立极板---旋转圆盘圆盘旋转---电容差动变化(a)扇形平板结构；(b)柱面板结构2)光电水平仪特点：输出为电信号，可以方便的进行数据的自动采集、处理及传送。仪器的体积小，结构简单，能进行二维倾斜角的测量。1-黑箱；2-发光二极管；3-二维酒精水平仪；4-底座：5-四象限光电二极管示值误差：小于103)光纤水平仪1-刻度盘；2-法兰盖；3-壳体；4-腔体：5-照明灯；6-非透明液体；7-电池；8-光纤刻度盘---暗斑4)光电式绝对编码器特点：高精度、高分辨力、可靠性好---数字式传感器（直接）1---光源；2---柱面镜；3---码盘；4---狭缝；5---元件①原理：平行光源→码盘→光电元件→电信号输出光学码盘式传感器---用光电方法将被测角位移转化成数字电信号码盘：光学玻璃，透光/不透光（同心码道）→照相腐蚀要求：分度准确（工艺）、阴暗交替边缘陡峭（工艺、材质）光源：LED→光学系统→平行光→投影精确光电元件：硅光电池，光电晶体管码道：位数→每个码道对应一个光电元件→分辨率角度分辨率：α=360º/2nn-码道数（位数）光电元件输出：亮区---“1”;暗区---“0”1---20/21位信号组合---编码数字量---转角大小绝对测量---固定的数字码（不需要基准）②编码码制：直观，易于后续电路和计算机处理。多位码同时动作→同步误差→错码格雷码（循环码）有权码对称性，无权码二进制码相邻两数只有一位不同→每次只有一位变化→转换十进制码8个码道、2位内4圈---高位；外4圈---低位编码数：102个分辨力：360/102=3.6编码：二—十进制十进制0~9二进制0000~1010容量小，有权码较少使用角度位置十进制码二进制码格雷码0.022.545.067.590.0112.5135.0157.5180.0202.5225.0247.5270.0292.5315.0337.5ABCDEFGHIJKLMNOp0123456789101112131415000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111100000001001100100110011101010100110011011111111010101011100110004位光电编码器码制③特点与应用特点：结构简单、精度高、分辨率高，可靠性好，直接数字量输出，绝对码输出，测量范围小（360º），速度不高（最高几千转/分）应用：小范围绝对位置测量---角度、直线位置小范围位移、速度检测例：1--光源；2—非球面聚光镜；3–码盘；4—狭缝；5-光电元件今日作业①设计动画，分别演示三种圆光栅形成的莫尔条纹（圆弧形（光闸）、环形、辐射形）②设计动画，演示长光栅形成的各种莫尔条纹（选做）时间：2周之内Email:[e-mail]要求：软件不限（动画软件）任务：