光電編碼器在重力測量儀中的應用

使用旋轉光電編碼器，將其軸連接到重力測量儀中的補償按鈕軸。重力測量儀中補償旋鈕的角位移被轉換成一定的電信號；有兩種類型的旋轉光電編碼器，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，而是產生計數脈沖。代碼盤的外部和中間通道具有相同數量的均勻分布的透明和不透明扇區(qū)（網格），但這兩個扇區(qū)相互偏移一半。當碼盤旋轉時，其輸出信號是相差90°的A相和B相脈沖信號，以及只有一個透明槽（作為碼盤的參考位置，為計數系統(tǒng)提供第一個零信號）的第三個碼通道產生的脈沖信號。旋轉方向可以由兩個輸出信號A和B的相位關系（超前或延遲）決定。當碼盤向前旋轉時，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。它是一種實際的電路，利用A通道形狀波的底邊觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)產生的正脈沖與B通道形狀波“和”。當碼盤正向旋轉時，僅輸出正向端口脈沖，反之亦然，僅輸出反向端口脈沖。因此，增量編碼器根據輸出脈沖源和脈沖數確定碼盤的旋轉方向和相對角位移。如果編碼器具有相位差為p/N的N個輸出信號（代碼通道），則可計數脈沖通常是網格數量的2N倍，現(xiàn)在N=2。該電路的缺點是，它有時會產生故障脈沖，從而導致錯誤。當一個信號處于“高”或“低”電平，而另一個信號位于“高”和“低”之間的往返狀態(tài)時，就會出現(xiàn)這種情況。

它是一種四倍頻細分電路，可以防止偽脈沖并提高分辨率。這里使用具有存儲器功能的D型觸發(fā)器和時鐘生成電路。每個通道有兩個串聯(lián)的D觸發(fā)器，使得兩個Q端子在時鐘脈沖的間隔期間保持前兩個時鐘周期的輸入狀態(tài)。否則，可以根據兩者之間的關系來確定其變化方向，從而產生“向前”或“向后”的輸出脈沖。當特定通道因振動而在“高”和“低”之間振蕩時，它會交替產生“正向”和“反向”脈沖，這些脈沖可以消除它們在計算兩個計數器的代數和時的影響（下面儀器的測量值也涵蓋了這一點）。很明顯，手表發(fā)生器的頻率應該大于振動頻率的可能最大值。在原始脈沖信號的周期內獲得了四個計數脈沖。例如，每轉脈沖數為1000°的編碼器可以產生4000個脈沖，頻率為4倍，分辨率為0.09°。事實上，這些類型的傳感器產品目前封裝了電路，例如用傳感元件放大和整形光敏元件的輸出信號，只要加上細分和計數電路，可以形成角位移測量系統(tǒng)。

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