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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(dāng)用平行光束照射光柵時(shí),透過(guò)莫爾條紋的光強(qiáng)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(shí),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(shuō)明,無(wú)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(gè)重要特點(diǎn)。 (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(duì)光柵個(gè)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(dòng)與兩光柵尺之間的相對(duì)移動(dòng)相對(duì)應(yīng)。兩光柵尺相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距d,莫爾條紋便相應(yīng)移動(dòng)一個(gè)莫爾條紋寬度W,其方向與兩光柵尺相對(duì)移動(dòng)的方向垂直,且當(dāng)兩光柵尺相對(duì)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(jù)上述莫爾條紋的特性,假如我們?cè)谀獱枟l紋移動(dòng)的方向上開4窗口A,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(dāng)兩光柵尺相對(duì)移動(dòng)時(shí),莫爾條紋隨之移動(dòng),從4個(gè)觀察窗口A,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(duì)移動(dòng)的方向)1/4周期(即π/2)的近似于余弦函數(shù)的光強(qiáng)度變化過(guò)程,用表示,見圖4-9(c)。若采用光敏元件來(lái)檢測(cè),光敏元件把透過(guò)觀察窗口的光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào),設(shè)為。根據(jù)這4個(gè)電壓信號(hào),可以檢測(cè)出光柵尺的相對(duì)移動(dòng)。 1,位移大小的檢測(cè) 由于莫爾條紋的移動(dòng)與兩光柵尺之間的相對(duì)移動(dòng)是相對(duì)應(yīng)的,故通過(guò)檢測(cè)這4個(gè)電壓信號(hào)的變化情況,便可相應(yīng)地檢測(cè)出兩光柵尺之間的相對(duì)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(duì)移動(dòng)了一個(gè)柵距的距離;若兩光柵尺之間的相對(duì)移動(dòng)不到一個(gè)柵距,因是余弦函數(shù),故根據(jù)之值也可以計(jì)算出其相對(duì)移動(dòng)的距離。 2,位移方向的檢測(cè) 若標(biāo)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(yīng)地沿向下的方向移動(dòng),透過(guò)觀察窗口A和B,光敏元件檢測(cè)到的光強(qiáng)度變化過(guò)程和及輸出的相應(yīng)的電壓信號(hào)和,在這種情況下,滯后的相位為/2;反之,若標(biāo)尺光柵固定不動(dòng),指示光柵沿負(fù)方向移動(dòng),這時(shí),莫爾條紋則相應(yīng)地沿向上的方向移動(dòng),透過(guò)觀察窗口A和B,光敏元件檢測(cè)到的光強(qiáng)度變化過(guò)程和及輸出的相應(yīng)的電壓信號(hào)和,在這種情況下,超前的相位為/2。因此,根據(jù)和兩信號(hào)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(duì)移動(dòng)方向。 工作原理:直線光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器均依據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理來(lái)產(chǎn)生光信號(hào),這些信號(hào)經(jīng)過(guò)光電器件的轉(zhuǎn)換處理后,用來(lái)檢測(cè)機(jī)械裝置的位移。 1·刻線玻璃尺(直線光柵尺有效測(cè)量長(zhǎng)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(cè)量長(zhǎng)度3米以上使用) 測(cè)量過(guò)程:反饋產(chǎn)品提供的輸出信號(hào)是由光源通過(guò)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(zhǎng)的特點(diǎn)。 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(guò)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(duì)運(yùn)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(zhuǎn)換成最初始的電流正弦波信號(hào),這些電信號(hào)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(guò)網(wǎng)狀柵格,讀數(shù)系統(tǒng)由一個(gè)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(hào)光檢測(cè)元件采用最新專利技術(shù)設(shè)計(jì),該裝置能使成像在相同平面,從而大大提高了信號(hào)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(guò)刻線玻璃光柵盤片,再經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電信號(hào)。柵距有每轉(zhuǎn)多少線決定
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