传感器技术与应用：任务3.4 光栅数显表在数控机床中的应用.ppt

【传感器技术与应用：任务3.4 光栅数显表在数控机床中的应用】 光栅传感器是现代精密测量和控制领域中不可或缺的一种设备，尤其在数控机床中扮演着重要角色。光栅传感器主要由光源、光栅副（包括主光栅和指示光栅）以及光敏元件构成。根据光栅的形状，可以分为长光栅和圆光栅，前者用于线位移测量，后者用于角位移测量。光栅传感器工作时，通过透射或反射光线，形成莫尔条纹，通过光敏元件将光信号转换为电信号。 工作原理上，光栅传感器利用莫尔条纹的移动来探测位移，但单个光电元件无法判断条纹的移动方向，因此引入了辨向原理和细分技术。辨向原理通过检测莫尔条纹的明暗变化，配合计数电路，可以识别位移的方向。细分技术则是在光栅栅距基础上进一步细分，以提高测量分辨率，实现更精确的位移读数。 光栅数显表系统是光栅传感器的延伸，它包含光栅传感器和数显表两部分。数显表负责接收、处理光栅传感器输出的脉冲信号，并将结果以数字形式显示出来，直接影响系统的测量精度和稳定性。在数控机床中，光栅数显表常用于实时监测和控制机床的精确位置，提高加工精度。 光栅式万能测长仪是一种基于光栅传感器的精密测量仪器，它通过四路原始信号的处理，包括放大、移相、整形、倍频和细分等步骤，来实现对位移的高精度测量。这些功能通常集成在大规模集成电路中，提供稳定可靠的测量结果。 此外，光纤传感器也是重要的测量工具，光纤由纤芯、包层和护套构成，其导光能力依赖于纤芯和包层的折射率差异。根据折射率和传输模式，光纤可分为阶跃型和渐变型，以及单模和多模。光纤传感器的工作原理是通过检测光纤中光波参数的变化来感应外部环境的变化。它们可以分为功能型和非功能型，前者利用光纤自身的光学特性变化进行测量，后者则将光纤作为光的传输介质，由其他光电元件完成实际的检测。 在实际应用中，例如反射式光纤微位移传感器，它利用光纤探头的特殊结构，通过入射和反射光纤探测反射体表面与探头之间的距离变化，从而测量微小位移。这种传感器在精密机械、航空航天、医学等领域有着广泛的应用。 光栅技术和光纤传感器在数控机床及各种精密测量系统中起到至关重要的作用，它们提供了高精度、快速响应的位移和环境参数测量，是现代工业自动化和精密工程的基石。