如果僅以光柵的柵距作其分辨單位,只能讀到整數(shù)莫爾條紋,倘若要讀出位移為0.1um,勢(shì)必要求每毫米刻線一萬條,這是目前工藝水平無法實(shí)現(xiàn)的。因此,只能在合適的光柵柵距的基礎(chǔ)上,對(duì)柵距進(jìn)一步細(xì)分,才能獲得更高的測(cè)量精度。常用的細(xì)分方法有倍頻細(xì)分法和電橋細(xì)分法等。在一個(gè)莫爾條紋寬度上并列放置四個(gè)光電元個(gè)把,得到相位分別相差和四個(gè)正弦周期信號(hào)。選擇適當(dāng)電路處理這一列信號(hào),使其合并得到的脈沖涼信號(hào),每個(gè)脈沖分別和四個(gè)周期信號(hào)的零點(diǎn)相對(duì)應(yīng),則電脈沖涼的周期為1/4個(gè)莫爾條紋寬度。用計(jì)數(shù)器對(duì)這一列脈沖涼信號(hào)計(jì)數(shù),就可以讀取到1/4個(gè)莫爾條紋寬度的位移量。這樣得到的分辨率,將是光柵固有的分辨率的四倍。此方法稱為四倍頻細(xì)分法。光電開關(guān)的若再增加光敏元件,同理可以進(jìn)一步進(jìn)提高測(cè)量分辨率。 細(xì)分電路以移動(dòng)過的莫爾條紋數(shù)量來確定位移量,能測(cè)量的最小位移量就是光柵柵距。光電開關(guān)的光柵傳感器為了提高分辨率,以測(cè)量小于柵距的位移量,應(yīng)采用細(xì)分技術(shù)。光柵信號(hào)細(xì)分技術(shù)主要有光學(xué)細(xì)分、電子細(xì)分和微機(jī)軟件細(xì)分等方式,細(xì)分與未細(xì)分的比較由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)式困難、成本高等原因,已很少使用。而電子細(xì)分的原理是在莫爾條紋信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi),發(fā)出若干個(gè)脈沖,以減小脈沖當(dāng)量。如一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出n個(gè)脈沖,就可使為原來的n倍,每個(gè)脈沖涼當(dāng)量相當(dāng)于原來柵距的1/n。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率為原來的n倍,所以也稱為n倍頻。 電子細(xì)分不可能得到高的細(xì)分?jǐn)?shù),且細(xì)分?jǐn)?shù)是固定的,所以現(xiàn)在大多數(shù)光柵數(shù)顯表都采用了微機(jī)軟件細(xì)分法。 光柵信號(hào)的計(jì)算機(jī)軟件細(xì)分技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛、也比較我成熟的細(xì)分技術(shù)。 軟件細(xì)分法一般是:將兩個(gè)相差的信號(hào)通過轉(zhuǎn)換輸入微機(jī),再利用一定的算法計(jì)算出莫爾信號(hào)的相位,即可推算出此時(shí)莫爾條紋的內(nèi)的位置點(diǎn),得到小于柵距的細(xì)分值,又稱小數(shù)。 通過分辨向電路輸出的為大數(shù)脈沖,脈沖頻率對(duì)應(yīng)于莫爾條紋變化頻率,脈沖當(dāng)量為光柵柵距值。 經(jīng)過大小靈敏合并處理后,再由微機(jī)進(jìn)行數(shù)值班計(jì)算和碼制轉(zhuǎn)換等處理,即可得到測(cè)量值。采用微機(jī)軟件細(xì)分方法,不但可以得到高細(xì)分?jǐn)?shù),而且可以通過編程改變細(xì)分?jǐn)?shù),結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高,非常適用于智能檢測(cè)與控制等系統(tǒng)。 |