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光柵尺的工作原理
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光柵尺的工作原理

* 來(lái)源 : * 作者 : admin * 發(fā)表時(shí)間 : 2022-05-25 * 瀏覽 : 636
(1)當用平行光束照射光柵時(shí),透過(guò)莫爾條紋的光強度分布近似于余弦函數。 (2)若用W表示莫爾條紋的寬度,d表示光柵的柵距,θ表示兩光柵尺線(xiàn)紋的夾角,則它們之間的幾何關(guān)系為W-d/sin當角很小時(shí),上式可近似寫(xiě)W=d/θ。 若取d=0.01mm,θ=0.01rad,則由上式可得W=1mm。這說(shuō)明,無(wú)需復雜的光學(xué)系統和電子系統,利用光的干涉現象,就能把光柵的柵距轉換成放大100倍的莫爾條紋的寬度。這種放大作用是光柵的一個(gè)重要特點(diǎn)。 (3)由于莫爾條紋是由若干條光柵線(xiàn)紋共同干涉形成的,所以莫爾條紋對光柵個(gè)別線(xiàn)紋之間的柵距誤差具有平均效應,能消除光柵柵距不均勻所造成的影響。 (4)莫爾條紋的移動(dòng)與兩光柵尺之間的相對移動(dòng)相對應。兩光柵尺相對移動(dòng)一個(gè)柵距d,莫爾條紋便相應移動(dòng)一個(gè)莫爾條紋寬度W,其方向與兩光柵尺相對移動(dòng)的方向垂直,且當兩光柵尺相對移動(dòng)的方向改變時(shí),莫爾條紋移動(dòng)的方向也隨之改變。 根據上述莫爾條紋的特性,假如我們在莫爾條紋移動(dòng)的方向上開(kāi)4窗口A(yíng),B,C,D,且使這4個(gè)窗口兩兩相距1/4莫爾條紋寬度,即W/4,由上述討論可知,當兩光柵尺相對移動(dòng)時(shí),莫爾條紋隨之移動(dòng),從4個(gè)觀(guān)察窗口A(yíng),B,C,D可以得到4個(gè)在相位上依次超前或滯后(取決于兩光柵尺相對移動(dòng)的方向)1/4周期(即π/2)的近似于余弦函數的光強度變化過(guò)程,用表示,見(jiàn)圖4-9(c)。若采用光敏元件來(lái)檢測,光敏元件把透過(guò)觀(guān)察窗口的光強度變化轉換成相應的電壓信號,設為。根據這4個(gè)電壓信號,可以檢測出光柵尺的相對移動(dòng)。 1,位移大小的檢測 由于莫爾條紋的移動(dòng)與兩光柵尺之間的相對移動(dòng)是相對應的,故通過(guò)檢測這4個(gè)電壓信號的變化情況,便可相應地檢測出兩光柵尺之間的相對移動(dòng)。每變化一個(gè)周期,即莫爾條紋每變化一個(gè)周期,表明兩光柵尺相對移動(dòng)了一個(gè)柵距的距離;若兩光柵尺之間的相對移動(dòng)不到一個(gè)柵距,因是余弦函數,故根據之值也可以計算出其相對移動(dòng)的距離。 2,位移方向的檢測 若標尺光柵固定不動(dòng),指示光柵沿正方向移動(dòng),這時(shí),莫爾條紋相應地沿向下的方向移動(dòng),透過(guò)觀(guān)察窗口A(yíng)和B,光敏元件檢測到的光強度變化過(guò)程和及輸出的相應的電壓信號和,在這種情況下,滯后的相位為/2;反之,若標尺光柵固定不動(dòng),指示光柵沿負方向移動(dòng),這時(shí),莫爾條紋則相應地沿向上的方向移動(dòng),透過(guò)觀(guān)察窗口A(yíng)和B,光敏元件檢測到的光強度變化過(guò)程和及輸出的相應的電壓信號和,在這種情況下,超前的相位為/2。因此,根據和兩信號相互間的超前和滯后關(guān)系,便可確定出兩光柵尺之間的相對移動(dòng)方向。 工作原理:直線(xiàn)光柵尺和旋轉編碼器均依據相對運動(dòng)的原理來(lái)產(chǎn)生光信號,這些信號經(jīng)過(guò)光電器件的轉換處理后,用來(lái)檢測機械裝置的位移。 1·刻線(xiàn)玻璃尺(直線(xiàn)光柵尺有效測量長(cháng)度3米以下使用)刻線(xiàn)玻璃盤(pán)片(旋轉編碼器) 2·刻線(xiàn)鋼帶尺(直線(xiàn)光柵尺有效測量長(cháng)度3米以上使用) 測量過(guò)程:反饋產(chǎn)品提供的輸出信號是由光源通過(guò)刻在直線(xiàn)尺或盤(pán)片的柵格線(xiàn)后,再經(jīng)光電轉換裝置的處理產(chǎn)生的。讀數裝置由光源、刻線(xiàn)玻璃與柵格窗、以及光電二極管接收裝置組成。反饋產(chǎn)品采用紅外發(fā)光二極管(IRED)作為光源,這種光源具有安全、壽命長(cháng)的特點(diǎn)。 1,刻線(xiàn)玻璃反饋系統 紅外線(xiàn)光束被光電二極管接收前,先通過(guò)有刻線(xiàn)軌跡的板與柵格窗,有刻線(xiàn)軌跡的板與柵格窗,有刻線(xiàn)軌跡的板與柵格窗間的相對運動(dòng)回產(chǎn)生正弦波形式的光波,這種光波經(jīng)光電二極管接收后,會(huì )轉換成最初始的電流正弦波信號,這些電信號的周期與柵距是一樣的。 2·刻線(xiàn)鋼帶反饋系統 工作原理是讓光以反射方式通過(guò)網(wǎng)狀柵格,讀數系統由一個(gè)LED組成作為刻線(xiàn)鋼帶的光源(衍射光)。網(wǎng)狀成像裝置和信號光檢測元件采用最新專(zhuān)利技術(shù)設計,該裝置能使成像在相同平面,從而大大提高了信號的精度和可靠性。 3,旋轉和角度編碼器 旋轉和角度編碼器,采用衍射光通過(guò)刻線(xiàn)玻璃光柵盤(pán)片,再經(jīng)過(guò)光電轉換產(chǎn)生電信號。柵距有每轉多少線(xiàn)決定
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