光栅的电子细分原理和方法

§ 7-3 光栅的电子细分 一． 细分的原理和方法 1、原理：在忽略高次谐波的情况下，光电元件输出的电压 U 和光栅位移 x 之间的关系为 sinsin)2sin()2sin(UtUtdUdxUu d2 其中 为光栅移动速度，d 为栅距，U 为电压幅值。 可见：xd2，2dx 。 对位相 进行 n 细分，实质上是对测量值 x 进行 n 细分。 ndnx  2 （特别是2，ndnx 时，即对一个莫尔条纹 n 细分） 2、细分原理分类：（P89 表 7-3） 从波形分析方法入手，分为五类：幅值分割、周期测量、角频率倍增（倍频）、移项、函数变换。 （1）幅值分割法，就是对)(tu进行非线性分割，得n。 （2）周期测量法，就是测时间的t，t ，测 t 得 ，得 x 。 （3）倍频法，就是增加角频率，用新的周期 nT 来反映 x 。 （4）移项法，得一系列相位差n2的正弦信号，编码，得 n 倍频。 （5）函数法，是变成别的函数 n 细分。 3、方法分类 P90 表 7-4（9 种） 二、直接的细分法（四倍频法） （一）四相信号的获得。 目的：为了消除莫尔条纹信号的直流分量和判向，需要四个相位差090 的谐波信号：sin； )90sin(cos0； )180sin(sin0；)270sin(cos0。 四相信号波形图： 1 ） 阵列光电元件法： 在一个莫尔条纹内均匀放置4 个光电探测器，使它们各占条纹宽度的41 。 θ 1 2 3 4 θ θ θ 3600 -sinθ cosθ sinθ -cosθ 图7 -3 -1 图7 -3 -2 四分透镜读数头 1 ．聚光镜 2 .指示光栅 3 .四分透镜 4 .狭缝 5 .光电二极管 缺点：每个信号的光强都只有一个条纹光强的41 。 2）裂相指示光栅法 n个光电元件，获得 n相光电信号n2 )22sin(nkU n，k是整数。 图 7-3-3 四极硅光电池 裂相指示光栅 主光栅 光电探测器 相对静止 X 1 2 3 4 图 7-3-4 裂相指示光栅的布置 （二）四倍频法 1、原理框图： 光电信号 2、计数电路工作过程 逻辑图： 工作过程： ① 4 个相位差090 ，含直流成份的光电信号1DG ，2DG ，3DG ，4DG 经 4 个运放差分放大，消去直流。 ② sin，cos，sin，cos经鉴零器整形成方波，为编码提供判向信号1t，2t，3t，4t （即it）。 ③ it经过微分电路输出尖脉冲，作为编码电路计数信号。 3、编码电路工作过程（目的：判向、计...