光棚信号的光电计数

　　光栅信号的光电计数是实现光栅动态测量的关键性步骤。

　　（1）计数脉冲的形成

　　将由光电探测器输出的四相信号中相位差180°的1与3由A路取样，同时将四相信号中的2与4由B路取样。参照图1框图。光栅信号经过“取样”得到包含有直流分量的相位差为冗的两个正弦信号；然后，由“差分电路”运算和放大，输出一个消除了直流分量的放大的正弦信号。此信号再经过“施密特电路”整形，得到方波；再经“微分电路”处理，就形成了供可逆计数器计数用的尖脉冲。

　　加法计数脉冲（假定它代表正向测量时形成的计数脉冲）经过“微分电路A1”和“与门P1”输出，减法脉冲（代表反向测量脉冲）则先经过“反相电路”，然后经过“微分电路A1”和“与门P2”输出。

　　（2）测量方向的判别

　　为了判别光栅的移动方向，还要取得判向信号，从图1中B路框图可以看出，由“取样”得到两个反相的余弦信号，经“差分电路”消去了直流分量并且得到放大。此信号经“整形电路”变成方波。再由此方波去控制门电路的开启，输出加减法脉冲。对正“与门”而言，只有当输入的两路信号同时处于正电位时，才有脉冲信号输出；否则“门电路”关闭，不输出脉冲。

　　图1 光栅信号计数电路框图

　　从图2的波形分析图可以看出：当光栅正向移动时，进入“与门P）”的两个信号A1和B同处于高电位，因此“与门P1”开启，输出加法脉冲P2；而此时A2与B不同时处于高电位，因此“与门P2”无信号输出。这就是正向测量时只能从P1输出加法脉冲的原因。

　　图2 光电计数波形分析

　　反向测量时情况相反。此时“与门P2”的两个输入信号A2和B同时处于高电位，因此有减法脉冲P2输出；而“与门P1”因为A1与B反相而关闭，无输出信号。

　　从以上分析可知，为了实现正、反向测量，必须取得两个具有一定相位差的光栅信号；另外，为了消除直流分量，必须同时取得两个反相信号。总之，光栅测量中为了判向和消除直流分量，应得到相位角（电角度）互差90°的4个光电信号。

　　（3）光栅信号的细分

　　对于每一个莫尔条纹采取四相信号提取，这本身就实现了四细分。例如，对于50线对/mm的光栅，一个莫尔条纹对应0.02 mm，则每一个计数脉冲即对应0.005 mm，然后可以采用电子倍频技术，例如20倍频，进一步将读数值细分到0.0001 mm（即0.1 gm）。