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怎么區分傳感器的精度和分辨率?

日期:2022-03-05 18:50
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摘要:


怎么區分傳感器的精度和分辨率?

對于傳感器的分辨率與精度的理解,可以拿千分尺為例,分辨率代表千分尺*多可以讀到小數點后幾位,但精度還與尺子的加工精度,測量方法有關系。

        同樣的,在旋轉編碼器的使用中,分辨率與精度是完全不同的兩個概念。 
編碼器的分辨率,是指編碼器可讀取并輸出的*小角度變化,對應的參數有:每轉刻線數(line)、每轉脈沖數(PPR)、*小步距(Step)、位(Bit)等。 
編碼器的精度,是指編碼器輸出的信號數據對測量的真實角度的準確度,對應的參數是角分(′)、角秒(″)。 
分辨率:線(line),就是編碼器的碼盤的光學刻線,如果編碼器是直接方波輸出的,它就是每轉脈沖數(PPR)了(圖1), 但如果是正余弦(sin/cos)信號輸出的,是可以通過信號模擬量變化電子細分,獲得更多的方波脈沖PPR輸出(圖2),編碼器的方波輸出有A相與B相,A相與B相差1/4個脈沖周期,通過上升沿與下降沿的判斷,就可以獲得1/4脈沖周期的變化步距(4倍頻),這就是*小測量步距(Step)了,所以,嚴格地講,*小測量步距就是編碼器的分辨率。

  例如,德國海德漢的ROD426的3600線編碼器,方波輸出,就是3600ppr,脈沖周期0.1度,通過A相B相4倍頻后,可獲得0.025度的測量步距;而其海德漢提供的精度參數為18角秒(0.005度)。 分辨率數值大于精度數值。
  如果是德國海德漢的 ROD486的3600線的正余弦信號輸出,可進行25倍的電子細分,獲得90000的脈沖(ppr),0.004度的脈沖周期,通過A/B相的四倍頻,可獲得0.001度*小測量步距的分辨率,而海德漢提供的原始編碼器的精度還是18角秒(0.005度),(不含細分誤差)。 分辨率數值小于精度數值。
  在以通訊數據輸出型的編碼器或值編碼器,其輸出的分辨率是以多少“位”來表達,即2的冪次方的圓周分割度。
  所以,旋轉編碼器的分辨率可以用“線line",每轉脈沖數PPR,或“步距Step”分別來表述。用線來表述,可能還可以再細分的,而有一些“17位”的編碼器,實際是針對步距的,已經細分好了的。 一個36 

旋轉編碼器的精度,以角分、角秒為單位,與分辨率有一點關系,又不是全部,例如仍以德國海德漢的ROD400系列為例,其5000線以下的,海德漢提供的刻線精度為刻線寬度的1/20(與分辨率相關),6000-10000線的,精度為12角秒(與分辨率無關)。而海德漢的RON系列角度編碼器,同樣的是9000線—36000線,其RON200系列的精度是2.5~5角秒,RON700系列的是2角秒,RON800系列的是1角秒,RON900系列的是0.4角秒,都不由分辨率決定。實際上,影響編碼器精度的有以下4個部分: 
A:光學部分 
B:機械部分 
C:電氣部分 
D:使用中的安裝與傳輸接收部分,使用后的精度下降,機械部分自身的偏差。 
A編碼器光學部分對精度的影響: 
光學碼盤—主要的是母板精度、每轉刻線數、刻線精度、刻線寬度一致性、邊緣精整性等。 
光發射源—光的平行與一致性、光衰減。 
光接收單元—讀取夾角、讀取響應。 
光學系統使用后的影響—污染,衰減。 
例如光學碼盤,首先是母板的刻線精度,海德漢的母板是全世界公認**的,據說其是在地下幾十米雙懸浮工作室內加工的,對于外界各種因素的影響減小到*小,甚至要考慮到海浪的次聲波和遠處汽車引擎的振動,為此,很多編碼器廠家甚至向海德漢購買母板。其次,加工的過程,光學成像的時間,溫度,物理化學的變化,污染等,都會影響到碼盤刻線的寬度和邊緣性。所以,即使是一樣的碼盤刻線數,各家能做到的精度也是不同的。 
B編碼器機械部分對精度的影響: 
軸的加工精度與安裝精度。 
軸承的精度與結構精度。 
碼盤安裝的同心度,光學組建安裝的精度。 
安裝定位點與軸的同心度。 
例如,就軸承的結構而言,單軸承支撐結構的軸承偏差無法消除,而且經使用后偏差會更大,而雙軸承結構或多支承結構,可有效降低單個軸承的偏差。 
C編碼器電氣部分對精度的影響: 
電源的穩定精度—對光發射源與接收單元的影響。 
讀取響應與電氣處理電路帶來的誤差; 
電氣噪音影響,取決于編碼器電氣系統的抗干擾能力; 
例如,如果電子細分,也會帶來的誤差,按照德國海德漢提供的介紹,海德漢編碼器的細分電氣誤差與正余弦曲線的誤差約在原始刻線寬度的1%左右。 
D編碼器使用中帶來的精度影響: 
安裝時與測量轉軸連接的同心度; 
輸出電纜的抗干擾與信號延遲(較長距離或較快頻率下); 
接收設備的響應與接收設備內部處理可能的誤差。 
編碼器高速旋轉時的動態響應偏差。

*常見的就是我們自己使用安裝的方法與安裝結果帶來的偏差。

00線的編碼器,分辨率也完全有可能優于一個“17位”的已經細分好的編碼器。太多做控制的對于編碼器分辨率與精度的理解還是有偏差的,明明是精度的問題,卻拿著一個高分辨的編碼器就以為可以了,明明是個定位的問題,可從一開始就是分辨率,速度環的選擇與設計,到*終的結果,卻要一個位置環的精度的結果。在這里,也希望各位網友的參與討論。

 

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