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光柵尺的工作原理
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光柵尺的工作原理

* 來源 : * 作者 : admin * 發(fā)表時間 : 2022-05-25 * 瀏覽 : 636
(1)當(dāng)用平行光束照射光柵時,透過莫爾條紋的光強度分布近似于余弦函數(shù)。 (2)若用W表示莫爾條紋的寬度,d表示光柵的柵距,θ表示兩光柵尺線紋的夾角,則它們之間的幾何關(guān)系為W-d/sin當(dāng)角很小時,上式可近似寫W=d/θ。 若取d=0.01mm,θ=0.01rad,則由上式可得W=1mm。這說明,無需復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)和電子系統(tǒng),利用光的干涉現(xiàn)象,就能把光柵的柵距轉(zhuǎn)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重要特點。 (3)由于莫爾條紋是由若干條光柵線紋共同干涉形成的,所以莫爾條紋對光柵個別線紋之間的柵距誤差具有平均效應(yīng),能消除光柵柵距不均勻所造成的影響。 (4)莫爾條紋的移動與兩光柵尺之間的相對移動相對應(yīng)。兩光柵尺相對移動一個柵距d,莫爾條紋便相應(yīng)移動一個莫爾條紋寬度W,其方向與兩光柵尺相對移動的方向垂直,且當(dāng)兩光柵尺相對移動的方向改變時,莫爾條紋移動的方向也隨之改變。 根據(jù)上述莫爾條紋的特性,假如我們在莫爾條紋移動的方向上開4窗口A,B,C,D,且使這4個窗口兩兩相距1/4莫爾條紋寬度,即W/4,由上述討論可知,當(dāng)兩光柵尺相對移動時,莫爾條紋隨之移動,從4個觀察窗口A,B,C,D可以得到4個在相位上依次超前或滯后(取決于兩光柵尺相對移動的方向)1/4周期(即π/2)的近似于余弦函數(shù)的光強度變化過程,用表示,見圖4-9(c)。若采用光敏元件來檢測,光敏元件把透過觀察窗口的光強度變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號,設(shè)為。根據(jù)這4個電壓信號,可以檢測出光柵尺的相對移動。 1,位移大小的檢測 由于莫爾條紋的移動與兩光柵尺之間的相對移動是相對應(yīng)的,故通過檢測這4個電壓信號的變化情況,便可相應(yīng)地檢測出兩光柵尺之間的相對移動。每變化一個周期,即莫爾條紋每變化一個周期,表明兩光柵尺相對移動了一個柵距的距離;若兩光柵尺之間的相對移動不到一個柵距,因是余弦函數(shù),故根據(jù)之值也可以計算出其相對移動的距離。 2,位移方向的檢測 若標尺光柵固定不動,指示光柵沿正方向移動,這時,莫爾條紋相應(yīng)地沿向下的方向移動,透過觀察窗口A和B,光敏元件檢測到的光強度變化過程和及輸出的相應(yīng)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,指示光柵沿負方向移動,這時,莫爾條紋則相應(yīng)地沿向上的方向移動,透過觀察窗口A和B,光敏元件檢測到的光強度變化過程和及輸出的相應(yīng)的電壓信號和,在這種情況下,超前的相位為/2。因此,根據(jù)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方向。 工作原理:直線光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器均依據(jù)相對運動的原理來產(chǎn)生光信號,這些信號經(jīng)過光電器件的轉(zhuǎn)換處理后,用來檢測機械裝置的位移。 1·刻線玻璃尺(直線光柵尺有效測量長度3米以下使用)刻線玻璃盤片(旋轉(zhuǎn)編碼器) 2·刻線鋼帶尺(直線光柵尺有效測量長度3米以上使用) 測量過程:反饋產(chǎn)品提供的輸出信號是由光源通過刻在直線尺或盤片的柵格線后,再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換裝置的處理產(chǎn)生的。讀數(shù)裝置由光源、刻線玻璃與柵格窗、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、壽命長的特點。 1,刻線玻璃反饋系統(tǒng) 紅外線光束被光電二極管接收前,先通過有刻線軌跡的板與柵格窗,有刻線軌跡的板與柵格窗,有刻線軌跡的板與柵格窗間的相對運動回產(chǎn)生正弦波形式的光波,這種光波經(jīng)光電二極管接收后,會轉(zhuǎn)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·刻線鋼帶反饋系統(tǒng) 工作原理是讓光以反射方式通過網(wǎng)狀柵格,讀數(shù)系統(tǒng)由一個LED組成作為刻線鋼帶的光源(衍射光)。網(wǎng)狀成像裝置和信號光檢測元件采用最新專利技術(shù)設(shè)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(zhuǎn)和角度編碼器 旋轉(zhuǎn)和角度編碼器,采用衍射光通過刻線玻璃光柵盤片,再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電信號。柵距有每轉(zhuǎn)多少線決定
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