直线光栅尺的工作原理

    作者:admin  来源:http://www.jnquhs.com.cn   更新时间:2019-03-11  阅读数:105
    直线光栅尺的工作原理:莫尔条纹,以透射光栅为例,当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间构成一个小视点θ,而且两个光栅尺刻面相对平行放置时,在光源的照射下,位于几乎笔直的栅纹上,构成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹” (右图所示)。严格地说,莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相笔直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度,以W表示。莫尔条纹W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ 。

      光栅丈量位移的本质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行丈量。高分辨率的光栅尺一般造价较贵,且制作困难。为了提高系统分辨率,需要对莫尔条纹进行细分,目前(2006年)光栅尺传感器系统多选用电子细分方法。当两块光栅以细小倾角堆叠时,在与光栅刻线大致笔直的方向上就会发生莫尔条纹,随着光栅的移动,莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的丈量转换为对莫尔条纹个数的丈量。


          光栅尺


      在一个莫尔条纹宽度内,依照一定间隔放置4个光电器材就能实现电子细分与判向功用。例如,栅线为50线对/mm的光栅尺,其光栅栅距为0.02mm,若选用四细分后便可得到分辨率为5μm的计数脉冲,这在工业普通测控中已达到了很高精度。由于位移是一个矢量,即要检测其大小,又要检测其方向,因此至少需要两路相位不同的光电信号。为了消除共模搅扰、直流重量和偶次谐波,一般选用由低漂移运放构成的差分放大器。由4个光敏器材取得的4路光电信号分别送到2只差分放大器输入端,从差分放大器输出的两路信号其相位差为π/2,为得到判向和计数脉冲,需对这两路信号进行整形,首先把它们整形为占空比为1:1的方波。然后,通过对方波的相位进行判别比较,就可以比及光栅尺的移动方向。通过对方波脉冲进行计数,可以比及光栅尺的位移和速度。

      文章源自:光栅尺
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