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光栅位移传感器 光栅尺位移传感器 GWC系列光栅位移传感器 长光栅 直线位移 圆光栅 角位移 长度 测量范围 刻线密度 测量精度 10 25 50 100 125线 mm 光栅位移传感器的结构及工作原理如图7 9所示 由主光栅 指示光栅 光源和光电器件等组成 主光栅固定在被测物体上 它随被测物体的直线位移而产生移动 其长度取决于测量范围 指示光栅相对于光电元件固定 当主光栅产生位移时 莫尔条纹便随着产生位移 用光电器件记录莫尔条纹通过某点的数目 便可知主光栅移动的距离 也就测得了被测物体的位移量 其电压为 主光栅 光栅位移传感器的结构原理图 莫尔条纹由大量等宽等间距的平行狭缝组成的光学器件称为光栅 如图7 7所示 用玻璃制成的光栅称为透射光栅 它是在透明玻璃上刻出大量等宽等间距的平行刻痕 每条刻痕处是不透光的 而两刻痕之间是透光的 光栅的刻痕密度一般为每厘米10 25 50 100线 刻痕之间的距离为栅距W 图7 7光栅结构放大图 如果把两块栅距W相等的光栅面平行安装 且让它们的刻痕之间有较小的夹角 时 这时光栅上会出现若干条明暗相间的条纹 这种条纹称莫尔条纹 如图7 8所示 莫尔条纹是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带 它由一系列四棱形图案组成 如图7 8中d d线区所示 图7 8中f f线区则是由于光栅的遮光效应形成的 图7 8莫尔条纹 长光栅莫尔条纹 主光栅 指示光栅 当光栅每移动一个光栅栅距W时 莫尔条纹也跟着移动一个条纹宽度BH 莫尔条纹的间距BH与两光栅线纹夹角 之间的关系为 越小 BH越大 这相当于把栅距W放大大了1 倍 例如 0 1 则1 573 即莫尔条纹宽度BH是栅距W的573倍 这相当于把栅距放大了573倍 说明光栅具有位移放大作用 从而提高了测量的灵敏度 位移的放大作用 莫尔条纹 Moire 条纹宽度 W 栅距 a 线宽 b 缝宽 W a b a b W 2 特例 当 0 w1 w2 B 光闸莫尔条纹当 0 w1 w2 纵向莫尔条纹 播放中 圆弧莫尔条纹 单击准备演示 播放动画 莫尔条纹动画 光闸莫尔条纹 播放动画 播放中 环形莫尔条纹 播放动画 播放中 单击准备演示 单击准备演示 辐射形莫尔条纹 播放动画 长光栅莫尔条纹 播放动画 长光栅光闸莫尔条纹 播放动画 1 莫尔条纹的移动方向 当指示光栅不动 主光栅左右平移时 莫尔条纹将沿着指示栅线的方向上下移动 查看莫尔条纹的上下移动方向 即可确定主光栅左右移动方向 2 位移的放大作用 当主光栅沿与刻线垂直方向移动一个栅距W时 莫尔条纹移动一个条纹间距B 当两个等距光栅的栅间夹角 较小时 主光栅移动一个栅距W 莫尔条纹移动KW距离 K为莫尔条纹的放大系数 结论 莫尔条纹测位移具有三个特点 条纹间距与栅距的关系为 当 角较小时 例如 30 则K 115 表明莫尔条纹的放大倍数相当大 这样 可把肉眼看不见的光栅位移变成为清晰可见的莫尔条纹移动 可以用测量条纹的移动来检测光栅的位移 从而实现高灵敏的位移测量 3 误差的平均效应 莫尔条纹具有平均光栅误差的作用 光栅位移传感器的应用光栅位移传感器 测量精度高 分辨率为0 1 m 动态测量范围广 0 1000mm 可进行无接触测量 容易实现系统的自动