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文档简介

莫尔条纹的形成原理 两块参数相近的透射光栅以小角度叠加 产生放大的光栅 1 莫尔条纹演示 2 条纹间距的计算 为了便于分析和计算 将两个光栅及其叠加结果绘制成如右图所示的局部放大示意图 3 利用以上关系可以计算出莫尔条纹的间隔 由余弦定理得 由平行四边形ABCD的面积 有 1 4 莫尔条纹的应用 1 检验光栅用已知光栅常数的标准光栅检验被测光栅的光栅常数 要求标准光栅的光栅常数与被测光栅的光栅常数接近但不等 转动标准光栅和被测光栅之间的角度 使莫尔条纹间距达到最大 此时 0 代入公式 1 则 用这种方法还可以看出被测光栅的间隔是否均匀 如果不均匀 则莫尔条纹会发生弯曲 2 5 2 测量微小位移 当两块光栅的光栅常数相等时 根据公式 1 有 利用三角函数关系 有 3 6 当 非常小时 可以将式 2 进一步简化为m d 以上两块光栅 一块作为定光栅固定不动 另一块作为动光栅 固定在被测的运动物体上 若被测物体沿光栅条纹排列方向移动光栅常数d的距离 则莫尔条纹变化m 所以莫尔条纹将位移放大了1 倍 莫尔条纹的放大倍率仅取决于两个光栅之间的角度 在测量中可以根据测量精度的需要任意调整 4 7 将式 2 做微分运算 并改写成有限变量的形式 3 测量微小角度 根据式 5 可以动光栅与静光栅之间角度的微小变化量 例如 光栅常数为d 0 002mm 两块光栅的角度为 0 01 当动光栅与静光栅之间的角度发生 1 的变化量时 莫尔条纹宽度从11 459变到11 149 莫尔条纹的变化量为 m 0 31 这一变化量是很容易测量的 5 8 应用莫尔条纹进行测量的优点 将光栅常数非常小的 高精度的 人眼不能直接观察的光栅放大 可以用人眼或仪器直接观察到莫尔条纹 测量精度可以达到1 m 条纹呈周期变化 便于读数和消除随机误差 光栅尺可以印在塑料薄膜上 成本低 使用方便 9 光栅传感器 工作原理 利用光栅的莫尔条纹现象实现几何量的测量 光栅的相对移动使透射光强度呈周期性变化 光电元件把这种光强信号变为周期性变化的电信号 由电信号的变化即可获得光栅的相对移动量 10 光栅传感器的特点 能把被测的模拟量直接转换成数字量 与模拟传感器相比 数字式传感器抗干扰能力强 稳定性强 易于微机接口 便于信号处理和实现自动化
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