1概 述

      角度编码器因其应用范围广，在众多测量编码器中，一直占据着特殊的位置。随着高科技的发展，使得人们对编码器的精度，可靠性及性能的要求不断增加。事实上，在角度编码器中，光电增量编码器则处于绝对领先地位。它在解决精度问题上，不但能给出角度的值，同时能保证不同物体在其静止位置时的绝对坐标。通常，我们将这些编码器叫做读数编码器，绝对编码器或角度位置传感器。光电增量编码器的特征是带刻度的材料，或在环状材料上带有按径向规则排列的光学信号轨道和/或编码。在这种情况下，主要的转换作用是通过特殊的读数装置来实现的，这些读数装置以光栅做为测量基准。光栅与读数装置相互运动或位置的相对变化，通过光电手段识别并用来求出运动的数值或当前的坐标。（光电增量编码器的测量基准是周期刻线--光栅。光栅刻制在玻璃盘片上，依据相对运动的原理来产生光信号，这些信号经过光电器件的转换处理后，用来检测机械装置的位移。）因此，测量增量编码器以光栅作为刻度来计算角度和坐标变化的模拟值，是足够的。光栅几何位置的稳定性和可以采用预先给定的材料线性热膨胀系数再细分光栅精度，为增量编码器在计量级仪器的应用打开了广阔的领域。编码器设计的良好防护作用和对温度影响的高抵抗能力，使得光电增量编码器可被广泛用于各种工业及研究领域。本图册上的编码器由WILSON-LIR公司制造，主要介绍它们的技术，安装和操作特性。本图册介绍的编码器是光电增量编码器，可用于对具有旋转轴系的不同物体在旋转运动时高精度角度测量。旋转轴可与编码器的轴结合，编码器的位置可作为测量的起始点。光电增量编码器可将旋转运动的模拟值转换为周期性的正交电信号。在这种情况下，信号的时间刻度与运动速度和脉冲数成比例，脉冲数是可用光栅刻度的数量或运动中的周期来分辨的。数据处理装置将转换信号简化成统一的类型，它可被用于在数据控制系统，数字显示系统和计算机上做进一步处理。

      测量原理

       编码器有两个相互联系的功能元件：即与编码器轴连接的有刻线的光栅盘片，和与光栅分析器连接在一起的固定的读数装置。测量部分1由两组同心的信息轨道组成：即测量用规则排列的光栅轨道和零参考轨道C光栅分析器2有增量读出区域及参考点区域。增量读数区与测量用规则排列的光栅轨道相对应，被设计在四个窗口形状的光栅A，B内。A，B与测量光栅具有相同的栅格周期。窗口排列的每个光栅与它前面的一个窗口，在空间上相当于移动了1/4光栅周期。零参考点区域包括零参考点D和透明窗口7┌，零参考点D位于测量光栅的零参考轨道内，透明窗口与规则排列的轨道相对。从结构观点来看，编码器可以被分为两个元件：光机械装置，它用来实现光栅与编码的结合问题，这些编码是角度运行中测得的数值。另一部分是光电读数装置，它用以实现读出，处理和分析数值。编码器的光机械装置是编码器壳（座）的一部分，编码器座具有精密定位装置使得编码器的转轴相对于旋转轴绝对同心。固定的光栅分析器2与光栅同轴安装在编码器壳（座）内，以保证光栅的精度要求。 　

          光电读数装置包含了一组发光二极管，象限光电池（光电二极管），以及用来选择和处理测量信息的电路板。发光二极管3和4与电容结合或不与电容结合，产生一束光线作为光源。光线通过光栅分析器上相应的窗口，对光电二极管接收区域产生作用。发光二极管，光栅分析器2的增量读数区域和相应的光电池组成了所谓的读数装置。 为增加编码器精度，可用2个或4个读数装置。测量光栅和光栅分析器角度位置的相对关系起到一个周期性坐标的功能，圆光栅的功能就是要记录下通过这个光栅装置的光线的量。当与轴一起转动的测量光栅与固定的光栅A，A，B，B通过调制，使光线通过他们，光线就被象限光电二极管的相应部位所接收。前面说过的光栅A，A，B，B在空间的象限关系，使得光电池5所接收到的电信号具有相似的象限性，这样，排除固定成分后，就产生两个周期性正交坐标信号IA和IB。信号变化的相互关系决定了角度运动的方向，运动中记录下的脉冲数就决定了数值。通过坐标插补等现代方法对信号IA和IB进行特殊处理，使得确保在控制组件运动远远少于测量光栅周期的情况下，充分提高测量精度成为可能。为了能给出一个起始点，轴每转一周，零参考点就产生一个信号Iri，这使得编码器也可被用做位置传感器。