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光柵式傳感器指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器,。光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線密度為10～100線/毫米,。由光柵形成的疊柵條紋具有光學放大作用和誤差平均效應,，因而能提高測量精度。
光柵式傳感器（optical grating transducer）指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器,。光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線,，刻線密度為 10～100線/毫米。由光柵形成的疊柵條紋具有光學放大作用和誤差平均效應,，因而能提高測量精度,。傳感器由標尺光柵、指示光柵,、光路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分組成（見圖）,。標尺光柵相對于指示光柵移動時，便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋,。這些條紋以光柵的相對運動速度移動,，并直接照射到光電元件上，在它們的輸出端得到一串電脈沖,，通過放大,、整形、辨向和計數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號輸出,，直接顯示被測的位移量,。傳感器的光路形式有兩種：一種是透射式光柵,，它的柵線刻在透明材料（如工業(yè)用白玻璃、光學玻璃等）上,；另一種是反射式光柵,，它的柵線刻在具有強反射的金屬（不銹鋼）或玻璃鍍金屬膜（鋁膜）上。這種傳感器的優(yōu)點是量程大和精度高,。光柵式傳感器應用在程控,、數(shù)控機床和三坐標測量機構(gòu)中，可測量靜,、動態(tài)的直線位移和整圓角位移,。在機械振動測量、變形測量等領(lǐng)域也有應用,。
光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理
光柵傳感器的結(jié)構(gòu)均由光源,、主光柵、指示光柵,、通光孔,、光電元件這幾個主要部分構(gòu)成。
1,、光源：鎢絲燈泡,，它有較小的功率，與光電元件組合使用時,，轉(zhuǎn)換效率低,，使用壽命短。半導體發(fā)光器件,，如砷化鎵發(fā)光二極管,，可以在 范圍內(nèi)工作，所發(fā)光的峰值波長為 ,，與硅光敏三極管的峰值波長接近,，因此，有很高的轉(zhuǎn)換效率,，也有較快的響應速度,。
2、光柵付：由柵距相等的主光柵和指示光柵組成,。主光柵和指示光柵相互重疊,，但又不*重合。兩者柵線間會錯開一個很小的夾角 ,，以便于得到莫爾條紋,。一般主光柵是活動的，它可以單獨地移動,，也可以隨被測物體而移動,，其長度取決于測量范圍,。指示光柵相對于光電器件而固定。
3,、通光孔：通光孔是發(fā)光體與受光體的通路,，一般為條形狀，其長度由受光體的排列長度決定,，寬度由受光體的大小決定,。它是帖在指示光柵板上的。
4,、受光元件：受光元件是用來感知主光柵在移動時產(chǎn)生莫爾條紋的移動,，從而測量位移量。在選擇光敏元件時,，要考慮靈敏度,、響應時間、光譜特性,、穩(wěn)定性,、體積等因素。
將主光柵與標尺光柵重疊放置,，兩者之間保持很小的間隙，并使兩塊光柵的刻線之間有一個微小的夾角θ,，如圖所示,。
當有光源照射時，由于擋光效應（對刻線密度≤50條／mm的光柵）或光的衍射作用（對刻線密度≥100條／mm的光柵）,，與光柵刻線大致垂直的方向上形成明暗相間的條紋,。
在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過,，形成亮帶,；在兩光柵刻線的錯開的地方，形成暗帶,；這些明暗相間的條紋稱為莫爾條紋,。
莫爾條紋的間距與柵距W和兩光柵刻線的夾角θ（單位為rad）之間的關(guān)系為
（K稱為放大倍數(shù)）。
當指示光柵不動,，主光柵的刻線與指示光柵刻線之間始終保持夾角θ,，而使主光柵沿刻線的垂直方向作相對移動時，莫爾條紋將沿光柵刻線方向移動,；光柵反向移動,，莫爾條紋也反向移動。
主光柵每移動一個柵距W,，莫爾條紋也相應移動一個間距S,。因此通過測量莫爾條紋的移動,，就能測量光柵移動的大小和方向，這要比直接對光柵進行測量容易得多,。
當主光柵沿與刻線垂直方向移動一個柵距W時,，莫爾條紋移動一個條紋間距。當兩個光柵刻線夾角θ較小時,，由上述公式可知,，W一定時，θ愈小,，則B愈大,，相當于把柵距W放大了1／ θ倍。因此,，莫爾條紋的放大倍數(shù)相當大,，可以實現(xiàn)高靈敏度的位移測量。
莫爾條紋是由光柵的許多刻線共同形成的,，對刻線誤差具有平均效應,，能在很大程度上消除由于刻線誤差所引起的局部和短周期誤差影響，可以達到比光柵本身刻線精度更高的測量精度,。因此,，計量光柵特別適合于小位移、高精度位移測量,。
（來源：網(wǎng)絡,，版權(quán)歸原作者）
