光電編碼器在重力測量儀中的應(yīng)用

使用旋轉(zhuǎn)光電編碼器，將其軸連接到重力測量儀中的補(bǔ)償按鈕軸。重力測量儀中補(bǔ)償旋鈕的角位移被轉(zhuǎn)換成一定的電信號(hào)；有兩種類型的旋轉(zhuǎn)光電編碼器，編碼器和增量編碼器。



增量編碼器是一種以脈沖形式輸出的傳感器，其編碼器盤比編碼器盤簡單得多，分辨率也更高。通常，只需要三個(gè)條形碼通道，并且代碼通道不再具有編碼器代碼通道的含義，而是產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖。代碼盤的外部和中間通道具有相同數(shù)量的均勻分布的透明和不透明扇區(qū)（網(wǎng)格），但這兩個(gè)扇區(qū)相互偏移一半。當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輸出信號(hào)是相差90°的A相和B相脈沖信號(hào)，以及只有一個(gè)透明槽（作為碼盤的參考位置，為計(jì)數(shù)系統(tǒng)提供第一個(gè)零信號(hào)）的第三個(gè)碼通道產(chǎn)生的脈沖信號(hào)。旋轉(zhuǎn)方向可以由兩個(gè)輸出信號(hào)A和B的相位關(guān)系（超前或延遲）決定。當(dāng)碼盤向前旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A的脈沖波形在通道B前面是π/2，而通道A的反向π/2脈沖波形在B后面。它是一種實(shí)際的電路，利用A通道形狀波的底邊觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生的正脈沖與B通道形狀波“和”。當(dāng)碼盤正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，僅輸出正向端口脈沖，反之亦然，僅輸出反向端口脈沖。因此，增量編碼器根據(jù)輸出脈沖源和脈沖數(shù)確定碼盤的旋轉(zhuǎn)方向和相對(duì)角位移。如果編碼器具有相位差為p/N的N個(gè)輸出信號(hào)（代碼通道），則可計(jì)數(shù)脈沖通常是網(wǎng)格數(shù)量的2N倍，現(xiàn)在N=2。該電路的缺點(diǎn)是，它有時(shí)會(huì)產(chǎn)生故障脈沖，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤。當(dāng)一個(gè)信號(hào)處于“高”或“低”電平，而另一個(gè)信號(hào)位于“高”和“低”之間的往返狀態(tài)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。

它是一種四倍頻細(xì)分電路，可以防止偽脈沖并提高分辨率。這里使用具有存儲(chǔ)器功能的D型觸發(fā)器和時(shí)鐘生成電路。每個(gè)通道有兩個(gè)串聯(lián)的D觸發(fā)器，使得兩個(gè)Q端子在時(shí)鐘脈沖的間隔期間保持前兩個(gè)時(shí)鐘周期的輸入狀態(tài)。否則，可以根據(jù)兩者之間的關(guān)系來確定其變化方向，從而產(chǎn)生“向前”或“向后”的輸出脈沖。當(dāng)特定通道因振動(dòng)而在“高”和“低”之間振蕩時(shí)，它會(huì)交替產(chǎn)生“正向”和“反向”脈沖，這些脈沖可以消除它們在計(jì)算兩個(gè)計(jì)數(shù)器的代數(shù)和時(shí)的影響（下面儀器的測量值也涵蓋了這一點(diǎn)）。很明顯，手表發(fā)生器的頻率應(yīng)該大于振動(dòng)頻率的可能最大值。在原始脈沖信號(hào)的周期內(nèi)獲得了四個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。例如，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為1000°的編碼器可以產(chǎn)生4000個(gè)脈沖，頻率為4倍，分辨率為0.09°。事實(shí)上，這些類型的傳感器產(chǎn)品目前封裝了電路，例如用傳感元件放大和整形光敏元件的輸出信號(hào)，只要加上細(xì)分和計(jì)數(shù)電路，可以形成角位移測量系統(tǒng)。

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