光棚信号的光电计数
发布时间:2008/12/17 0:00:00 访问次数:622
光栅信号的光电计数是实现光栅动态测量的关键性步骤。
(1)计数脉冲的形成
将由光电探测器输出的四相信号中相位差180°的1与3由a路取样,同时将四相信号中的2与4由b路取样。参照图1框图。光栅信号经过“取样”得到包含有直流分量的相位差为冗的两个正弦信号;然后,由“差分电路”运算和放大,输出一个消除了直流分量的放大的正弦信号。此信号再经过“施密特电路”整形,得到方波;最后再经“微分电路”处理,就形成了供可逆计数器计数用的尖脉冲。
加法计数脉冲(假定它代表正向测量时形成的计数脉冲)经过“微分电路a1”和“与门p1”输出,减法脉冲(代表反向测量脉冲)则先经过“反相电路”,然后经过“微分电路a1”和“与门p2”输出。
(2)测量方向的判别
为了判别光栅的移动方向,还要取得判向信号,从图1中b路框图可以看出,由“取样”得到两个反相的余弦信号,经“差分电路”消去了直流分量并且得到放大。此信号经“整形电路”变成方波。再由此方波去控制门电路的开启,输出加减法脉冲。对正“与门”而言,只有当输入的两路信号同时处于正电位时,才有脉冲信号输出;否则“门电路”关闭,不输出脉冲。
图1 光栅信号计数电路框图
从图2的波形分析图可以看出:当光栅正向移动时,进入“与门p)”的两个信号a1和b同处于高电位,因此“与门p1”开启,输出加法脉冲p2;而此时a2与b不同时处于高电位,因此“与门p2”无信号输出。这就是正向测量时只能从p1输出加法脉冲的原因。
图2 光电计数波形分析
反向测量时情况相反。此时“与门p2”的两个输入信号a2和b同时处于高电位,因此有减法脉冲p2输出;而“与门p1”因为a1与b反相而关闭,无输出信号。
从以上分析可知,为了实现正、反向测量,必须取得两个具有一定相位差的光栅信号;另外,为了消除直流分量,必须同时取得两个反相信号。总之,光栅测量中为了判向和消除直流分量,应得到相位角(电角度)互差90°的4个光电信号。
(3)光栅信号的细分
对于每一个莫尔条纹采取四相信号提取,这本身就实现了四细分。例如,对于50线对/mm的光栅,一个莫尔条纹对应0.02 mm,则每一个计数脉冲即对应0.005 mm,然后可以采用电子倍频技术,例如20倍频,进一步将读数值细分到0.0001 mm(即0.1 gm)。
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光栅信号的光电计数是实现光栅动态测量的关键性步骤。
(1)计数脉冲的形成
将由光电探测器输出的四相信号中相位差180°的1与3由a路取样,同时将四相信号中的2与4由b路取样。参照图1框图。光栅信号经过“取样”得到包含有直流分量的相位差为冗的两个正弦信号;然后,由“差分电路”运算和放大,输出一个消除了直流分量的放大的正弦信号。此信号再经过“施密特电路”整形,得到方波;最后再经“微分电路”处理,就形成了供可逆计数器计数用的尖脉冲。
加法计数脉冲(假定它代表正向测量时形成的计数脉冲)经过“微分电路a1”和“与门p1”输出,减法脉冲(代表反向测量脉冲)则先经过“反相电路”,然后经过“微分电路a1”和“与门p2”输出。
(2)测量方向的判别
为了判别光栅的移动方向,还要取得判向信号,从图1中b路框图可以看出,由“取样”得到两个反相的余弦信号,经“差分电路”消去了直流分量并且得到放大。此信号经“整形电路”变成方波。再由此方波去控制门电路的开启,输出加减法脉冲。对正“与门”而言,只有当输入的两路信号同时处于正电位时,才有脉冲信号输出;否则“门电路”关闭,不输出脉冲。
图1 光栅信号计数电路框图
从图2的波形分析图可以看出:当光栅正向移动时,进入“与门p)”的两个信号a1和b同处于高电位,因此“与门p1”开启,输出加法脉冲p2;而此时a2与b不同时处于高电位,因此“与门p2”无信号输出。这就是正向测量时只能从p1输出加法脉冲的原因。
图2 光电计数波形分析
反向测量时情况相反。此时“与门p2”的两个输入信号a2和b同时处于高电位,因此有减法脉冲p2输出;而“与门p1”因为a1与b反相而关闭,无输出信号。
从以上分析可知,为了实现正、反向测量,必须取得两个具有一定相位差的光栅信号;另外,为了消除直流分量,必须同时取得两个反相信号。总之,光栅测量中为了判向和消除直流分量,应得到相位角(电角度)互差90°的4个光电信号。
(3)光栅信号的细分
对于每一个莫尔条纹采取四相信号提取,这本身就实现了四细分。例如,对于50线对/mm的光栅,一个莫尔条纹对应0.02 mm,则每一个计数脉冲即对应0.005 mm,然后可以采用电子倍频技术,例如20倍频,进一步将读数值细分到0.0001 mm(即0.1 gm)。
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