容栅数显卡尺的信号处理与数字传感器应用详解

本章节主要探讨了容栅数显卡尺内的数据和信号处理组合功能块，着重于数字式位置传感器在精密测量和机床位置控制中的应用。章节首先介绍了位置测量的基本方式，区分了直接测量和间接测量。直接测量通常涉及直线式传感器如光栅和磁栅，它们直接测量线性或角位移，如光栅读数头直接测量光栅尺上的移动，而角编码器则直接测量回转工作台的角度。 在数字式位置传感器部分，章节详细讨论了多种类型的传感器，如角编码器，其通过测量旋转角度来推算直线位移；光栅传感器，利用莫尔条纹的周期变化来确定位移；磁栅传感器，基于磁场变化测量位移；以及容栅传感器，通过对比参考光栅的条纹变化来实现高精度测量。容栅传感器尤其值得一提，它是一种非接触式的线性位移传感器，通过比较两组光栅的相对移动来计算位移，具有抗干扰性强、精度高等特点。 对于间接测量，章节给出了使用旋转式传感器如齿轮-齿条副的例子，通过测量齿轮的转动角位移，再结合齿轮的齿距和转数关系，可以计算出直线位移。这种方法广泛应用于需要精确线性运动控制的机床中，如滚珠丝杠-螺母副和齿轮-齿条副等传动系统，这些机构能够将旋转运动转化为直线运动，但需要注意的是，为了减小传动误差，需要对间隙误差进行补偿。 第十一章详细介绍了数字式位置传感器的工作原理和应用实例，特别是容栅传感器在其中的独特作用，为精密测量和机床控制提供了关键的技术支持。掌握这些传感器的工作机制和应用策略，对于理解和优化现代工业设备的性能至关重要。