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光電編碼器測角度應用
發布時間:2019-04-10
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應用光電編碼器在控制回路中要采用數模轉換裝置,而圓感應同步器可以直接用于同步驅動的控制。不過它們兩種都能實現軸角位置的絕對指示或者增量指示。它們的位置精度高,誤差的重復性能好,只是高位數的指示器價格較高。光柵帶尺加摩爾條紋的軸角指示方法是近年新發展起來的,這種方法特別適用于大口徑的望遠鏡。這種光柵帶尺的精度約小于1微米,一般是均勻地粘貼在大型驅動輪的邊緣,并通過摩爾條紋給出高達的分辨精度。光柵帶尺的缺點是不能保證全部條紋的一致性,這需要在計算機控制中使用列表法予以校正。在望遠鏡中光柵帶尺常用于位置的絕對定標。


望遠鏡絕對定位精度是為了準確導星、定位的需要,而增量定位則是為了精確導星的要求。因此增量編碼器要求有較高的分辨精度。絕對編碼器可以直接與望遠鏡傳動軸連接,這時位置指示沒有其它的誤差因素。但是有的時候由于編碼器的位數較低或者望遠鏡傳動軸需要通過光線,也可以將編碼器裝置在第一級齒輪付上。這時編碼器的分辨精度得到放大,但同時齒輪的誤差也將影響角度絕對值顯示的精度。這一誤差對絕對位置定標有很大的影響。但是近年來有不少望遠鏡采用了分辨精度高的增量放大指示裝置,而使用別的重復性極好的裝置,如高靈敏度的水平儀或者特別的光柵刻線來提供軸角位置的絕對零點,這樣就不再需要昂貴的絕對編碼器了。在一些較新的望遠鏡中還有利用精密電磁開關來作為軸角絕對位置的編碼,這種電磁開關的重復性精度約為1微米。在這種設計中每隔10或者15度就安裝一個精密電磁開關。在每一個精密電磁開關之間,使用增量編碼器,甚至可以使用磨擦面來帶動一個低位的增量編碼器。這種設計要比較其它設計成本更低。各種編碼器都要進行正確的安裝,才能發揮其分辯精度。當編碼器和軸連接時,最重要的就是要避免在編碼器軸上施加任何力和力矩。因此編碼器的聯軸器應該在軸向和徑向上強度比較低,而在圓周方向上強度很高。


對于新型的六桿平臺式的望遠鏡,有的還安裝了一種叫光纖諧振陀螺儀的測角裝置。一種光纖諧振陀螺儀總共包括三個光纖回路。從頻寬很小的激光二極管向一根光纖的一端發出一束光,同時這一光纖的末端繞回到起始端并與起始端處的光纖通過一個光藕合器藕合,形成一個在兩個方向上都有光線通過的回路。在這個回路的中部,又有另一個光藕合器使得第一個回路和第二個光纖環實現藕合。同時在第二個光纖環中的對面又有第三個光藕合器以實現第二光纖環和第三光纖回路的藕合。第三光纖回路是一個開環回路,兩端和探測器相連。這種系統中如果所有的回路和藕合器均為固定的并且在第二個光纖回路中兩個藕合器正好位于回路的對稱點上,它就會對一個特定的波長的光產生諧振。而當第二個回路相對于第一個回路有一個很小的轉角時,在第二個回路中會在一個方向上的光路增加,而在另一個方向上的光路減少,因此新的系統會在兩個不同的頻率上產生諧振。比較原有的諧振頻率,其中一個頻率要大些,另一個則小些。測量諧振頻率的變化就可以來了解角度的變化,以達到角度測量的目的。


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