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GIVIMTS H100C 528VL M02/N SC F光柵尺

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GIVIMTS H100C 528VL M02/N SC F光柵尺

工作原理

莫爾條紋

以透射光柵為例,,當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個(gè)小角度θ,并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí),,在光源的照射下,位于幾乎垂直的柵紋上,,形成明暗相間的條紋,。這種條紋稱為“莫爾條紋” (圖2所示)。嚴(yán)格地說(shuō),,莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直,。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度,以W表示,。

W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ ,。

莫爾條紋具有以下特征:

(1)莫爾條紋的變化規(guī)律

兩片光柵相對(duì)移過(guò)一個(gè)柵距,莫爾條紋移過(guò)一個(gè)條紋距離,。由于光的衍射與干涉作用,,莫爾條紋的變化規(guī)律近似正(余)弦函數(shù),變化周期數(shù)與光柵相對(duì)位移的柵距數(shù)同步,。

(2)放大作用

在兩光柵柵線夾角較小的情況下,,莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω、柵線角θ之間有下列關(guān)系,。式中,,θ的單位為rad,W的單位為mm,。由于傾角很小,,sinθ很小,則

W=ω /θ

若ω =0.01mm,,θ=0.01rad,,則上式可得W=1,即光柵放大了100倍,。

(3)均化誤差作用

莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成,,例如每毫米100線的光柵,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋,,這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了,,消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。

檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理

電子細(xì)分與判向法

光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱量進(jìn)行測(cè)量,。高分辨率的光柵尺一般造價(jià)較貴,,且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率,,需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分,,光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí),,在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋,,隨著光柵的移動(dòng),莫爾條紋也隨之上下移動(dòng),。這樣就把對(duì)光柵柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量,。

在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi),按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能,。例如,,柵線為50線對(duì)/mm的光柵尺,其光柵柵距為0.02mm,,若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖,,這在工業(yè)普通測(cè)控中已達(dá)到了很高精度。由于位移是一個(gè)矢量,,即要檢測(cè)其大小,,又要檢測(cè)其方向,因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào),。為了消除共模干擾,、直流分量和偶次諧波,通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器,。由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)分別送到2只差分放大器輸入端,,從差分放大器輸出的兩路信號(hào)其相位差為π/2,為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖,,需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形,,首先把它們整形為占空比為1:1的方波。然后,,通過(guò)對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較,,就可以得到光柵尺的移動(dòng)方向。通過(guò)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),,可以得到光柵尺的位移和速度

GIVIMTS H100C 528VL M02/N SC F光柵尺

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