图1光纤涡轮流量计示意图
图2双向流量测量原理图图3光纤传感器输出信号示意图
(a)
(b)
图4两种传感器的响应特性
图5流动方向检测电路示意图
WERTH为2017年Control展隆重推出研发的传感器系列:线色谱传感器(Chromatic Focus Line Sensor, CFL)。其可以快速采集整个零件的几何形状。通过选用不同的物镜,调节测量误差和测量范围来适应各种应用需求。通过大的轴向测量范围,不需要针对零件几何形状的可控的补充。以便通过扫描,快速并大面积获取零件几何形状。针对表面有明显高度变化的零件可以采用3D仿样进行扫描。线色谱传感器可以用于测量漫反射、镜面和透明零件以及有较大倾斜角的零件表面。
CFL在零件表面投影一排约200个白色光点。从零件表面反射回的光线将通过光谱分析,确定传感器和零件表面之间的距离。通过新的线传感器*次实现了高速并且高精度地、完整地采集零件3D数据。仅仅用3秒钟就能够测量100万个测量点。
线色谱传感器还具有另一个有趣的功能:反射回的光的波长强度被分析评估,并创建零件表面的栅格图像。其后续的分析评估允许通过图像处理软件“在图像内”确定零件坐标系或者测量几何特征。在此基础上,由于位置的确定,可以不需要传感器转换就使用各种其他传感器进行测量。
在快速的测量速度下,CFL的测量度允许测量精密零件和微特征。该传感器不仅可以用于镜面或者透明零件如冲压印模或者硬质合金及金刚石刀具的测量,也可以用于漫反射的塑料零件的测量。通过高点密度来确定不同表面的形貌。例如微机械零件手表表盘。CFL的另一个典型应用是在半导体技术领域,在生产工序中,对于LED阵列的共面的测量。作为测量结果,是以点云的形式体现零件表面的完整形状,借此测量平面度或者粗糙度以及几何元素。也可以用颜色编码显示出理论实际值偏差。
线色谱传感器测量的点云数据和CAD模型的颜色编码偏差显示
手表表盘的栅格图像
光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。
光栅式传感器(optical grating transducer)指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线,刻线密度为 10~100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应,因而能提高测量精度。传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成(见图)。标尺光栅相对于指示光栅移动时,便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动,并直接照射到光电元件上,在它们的输出端得到一串电脉冲,通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出,直接显示被测的位移量。传感器的光路形式有两种:一种是透射式光栅,它的栅线刻在透明材料(如工业用白玻璃、光学玻璃等)上;另一种是反射式光栅,它的栅线刻在具有强反射的金属(不锈钢)或玻璃镀金属膜(铝膜)上。这种传感器的优点是量程大和精度高。光栅式传感器应用在程控、数控机床和三坐标测量机构中,可测量静、动态的直线位移和整圆角位移。在机械振动测量、变形测量等领域也有应用。
光栅的分类
光栅传感器的结构
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