李磊《數(shù)控系統(tǒng)》光柵

再上新課之前，我們還是先回顧一下前兩節(jié)課所學的內(nèi)容。我們前兩節(jié)課學了哪些知識?。客瑢W們大點聲音告訴我!旋轉(zhuǎn)變壓器感應(yīng)同步器工作原理？它們的工作都是依靠電磁學原理那么光柵的工作又是依靠什么原理呢？它的結(jié)構(gòu)和工作原理又是怎樣的呢？我們帶著這些問題，進入我們今天的學習！

首先，請大家把書翻開45頁，把第一段引言部分看完，回答我下面四個問題：1、什么是光柵？2、它的工作是利用什么原理？3、光柵的特點？4、常見的光柵在形式上可分為哪幾類？光柵是數(shù)控機床和數(shù)顯系統(tǒng)常用的光電檢測元件。它的工作是利用光學原理。它具有精度高，相應(yīng)速度快等優(yōu)點。長光柵和圓光柵。直線位移角位移接下來我們來認識一下光柵！下面是一些光柵的實物圖！請同學們認真觀看!安裝裝有有直直線線光光柵柵的的數(shù)數(shù)控控機機床床加加工工實實況況防護護罩罩內(nèi)內(nèi)為為直直線線光光柵柵前面面所所看看的的圖圖片片中中，，有有各各種種各各樣樣不不同同類類型型的的光光柵柵。。實際際中中長光光柵柵應(yīng)用用較較多多，，因因此此本本節(jié)節(jié)課課我我們們著著重重介介紹紹常常用用的的投射射式式直直線線光光柵柵。光柵柵的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)光柵柵主主要要由由標尺尺光光柵柵和光柵柵讀讀數(shù)數(shù)頭頭兩部部分分組組成成。。光柵柵讀讀數(shù)數(shù)頭頭標尺尺光光柵柵光柵柵尺尺標尺尺光光柵柵和光光柵柵讀讀數(shù)數(shù)頭頭中中的的指示示光光柵柵構(gòu)成成光光柵柵尺尺。。需要要注注意意的的幾幾點點：：1、、長長的的為為標標尺尺光光柵柵，，短短的的為為指指示示光光柵柵。。2、、兩兩光光柵柵上上均均刻刻有有相相互互平平行行的的透透光光和和不不透透光光相相間間的的線線紋紋，，線線紋紋與與兩兩光光柵柵相相對對移移動動的的方方向向垂垂直直。。3、、透透光光和和不不透透光光線線紋紋的的寬寬度度是是相相等等的的。。4、、常常見見的的長長光光柵柵的的線線紋紋寬寬度度為為25、、50、、100、、125、、250線線/mm光柵柵讀讀數(shù)數(shù)頭頭光柵柵讀讀數(shù)數(shù)頭頭由由光源源、透鏡鏡、指示示光光柵柵、光敏敏元元件件和驅(qū)動動控控制制線線路路組成成。。光源源透鏡鏡標尺尺光光柵柵指示示光光柵柵光敏敏元元件件驅(qū)動線線路白熾燈燈發(fā)出出光線線把光線線變成成平行行光束束將光信信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為電信信號對輸出出信號號進行行功率率和電電壓放放大光柵讀讀數(shù)頭頭的結(jié)結(jié)構(gòu)形形式按按光路路分，，除了了我們們剛才才講的的垂直直入射射式外外，常常見的的還有有分光讀讀數(shù)頭頭、反射讀讀數(shù)頭頭等。分光讀讀數(shù)頭頭反射讀讀數(shù)頭頭光柵的的原理理工作作光柵的的工作作是根根據(jù)物物理上上莫爾條條紋的形成成原理理進行行的。。莫爾條條紋？？莫爾條條紋，，是18世世紀法法國研研究人人員莫爾先先生首先發(fā)發(fā)現(xiàn)的的一種種光學現(xiàn)象。。從技技術(shù)角角度上上講，，莫爾爾條紋紋是兩兩條線線或兩兩個物物體之之間以以恒定定的角角度和和頻率率發(fā)生生干涉涉的視視覺結(jié)結(jié)果，，當人人眼無無法分分辨這這兩條條線或或兩個個物體體時，，只能能看到到干涉涉的花花紋，，這種種光學學現(xiàn)象象就是是莫爾爾條紋紋。課外小小知識識將標尺尺光柵柵與指指示光光柵相相互平平行疊疊放并并保持持一定定的間間隙，，然后后將指指示光光柵在在其自自身平平面內(nèi)內(nèi)傾斜斜一個個很小小的角角度，，使其其線紋紋與標標尺光光柵的的線紋紋成一一夾角角，則則兩光光柵上上的線線紋互互相交交叉。。這樣，，在光光源的的照射射下，，就形形成了了與光光柵線線紋幾幾乎垂垂直的的明暗暗相間間的寬寬線紋紋，這這就是是摩爾爾條紋紋。注意1、相鄰鄰兩條亮亮帶或相相鄰兩條條暗帶之之間的距距離稱為為摩爾條條紋的寬寬度W。。2、W與與光柵的的柵距、、兩光柵柵線紋間間的夾角角之之間的的關(guān)系近近似為莫爾條紋紋的特點點1、當用用平行光光束照射射光柵時時，摩爾爾條紋光光強的變變化規(guī)律律近似于于正弦函函數(shù)。2、摩爾爾條紋的的移動與與兩光柵柵之間的的相對移移動具有有對應(yīng)關(guān)關(guān)系。一是，摩摩爾條紋紋的移動動量與兩兩光柵之之間的位位移量有有嚴格的的對應(yīng)關(guān)關(guān)系，當當兩光柵柵相對移移動一個個柵距時時，，摩爾條條紋便相相應(yīng)移動動一個摩摩爾條紋紋寬度W。W走二是摩爾爾條紋的的移動方方向與兩兩光柵相相對移動動的方向向垂直，，當兩光光柵相對對移動的的方向改改變時，，摩爾條條紋移動動的方向向也隨之之改變。。指示光柵相對標尺光柵的轉(zhuǎn)角方向標尺光柵相對于指示光柵的移動方向摩爾條紋移動方向順時針方向轉(zhuǎn)角向右向上向左向下逆時針方向轉(zhuǎn)角向右向下向左向上摩爾條紋紋移動方方向與光光柵尺移移動方向向及光柵柵線紋夾夾角的關(guān)關(guān)系如下下表:那我們一一起來做做個實驗驗驗證一一下這個個關(guān)系?。赢嬔菔臼?指示光柵柵相對標標尺光柵柵順時針方向轉(zhuǎn)角角向右向左動畫演示示2指示光柵柵相對標標尺光柵柵逆時針方向轉(zhuǎn)角角向右向左3、摩爾爾條紋具具有放大大作用。。由可可知，摩摩爾條紋紋寬度把把光柵柵柵距放大大1/倍倍。。若=0.01mm，，=0.01rad，，則W=1mm?？梢娨?，僅利利用光的的干涉現(xiàn)現(xiàn)象，就就把光柵柵的柵距距轉(zhuǎn)換成成放大100倍倍的摩爾爾條紋的的寬度，，如果再再小小一些，，則放大大倍數(shù)更更大。4、莫爾爾條紋有有平均誤誤差作用用。由于摩爾爾條紋是是由一系系列光柵柵線紋共共同干涉涉形成的的，所以以他對光光柵各線線紋之間間的局部部柵距誤誤差具有有平均效效應(yīng)，能能消除光光柵柵距距不均勻勻所造成成的影響響。這節(jié)課新新課內(nèi)容容結(jié)束，，以下為為下一節(jié)節(jié)課需要要接著學學習的內(nèi)內(nèi)容，請請同學們們下來之之后，做做好預(yù)習習。1、位移移大小、、方向、、速度的的檢測2、光柵柵測量系系統(tǒng)復(fù)習與小小結(jié)這節(jié)課我我們主要要講解了了以下內(nèi)內(nèi)容：1、光柵柵的結(jié)構(gòu)構(gòu)。2、摩爾爾條紋的的特點。。3、光柵柵的工作作原理（剩下一一部分下下節(jié)課接接著學習習）。課后作業(yè)業(yè)1、P66復(fù)復(fù)習思考考題8、、9。（必做題題，鞏固固課堂上上所學內(nèi)內(nèi)容。））2、試簡簡述光柵柵的工作作原理。。（