4.2.1光柵傳感器測(cè)量位移（光柵的結(jié)構(gòu)）

●項(xiàng)目——位移檢測(cè)●任務(wù)——數(shù)控機(jī)床位移檢測(cè)（光柵的結(jié)構(gòu)）?任務(wù)導(dǎo)入光柵傳感器測(cè)量位移精確測(cè)量位移、長(zhǎng)度和零件尺寸光柵數(shù)顯測(cè)量系統(tǒng)精度高，安裝及操作容易，價(jià)格低，回收投資快?光柵式位移傳感器光柵傳感器測(cè)量位移定義：光柵式位移傳感器是一種數(shù)字式傳感器，它直接把非電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。特點(diǎn)應(yīng)用√檢測(cè)精度和分辨率高√抗干擾能力強(qiáng)√穩(wěn)定性好√易與微機(jī)接口√便于信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量等√易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和數(shù)字化√用于高精度機(jī)床和一起的精密定位或長(zhǎng)度、速度、加速度及振動(dòng)等方面的測(cè)量?光柵式位移傳感器光柵傳感器測(cè)量位移光柵是由很多等節(jié)距的透光的縫隙或不透光的刻線(xiàn)均勻、相間排列而成的光電器件。一、光柵的分類(lèi)——按用途計(jì)量光柵物理光柵利用光的衍射現(xiàn)象主要用于光譜分析、光波長(zhǎng)測(cè)量利用莫爾條紋現(xiàn)象用于長(zhǎng)度、角度、速度、加速度、振動(dòng)等物理量的測(cè)量又稱(chēng)光柵尺，用于長(zhǎng)度或直線(xiàn)位移的測(cè)量√長(zhǎng)光柵又稱(chēng)光柵盤(pán)，用于角度或角位移的測(cè)量√圓光柵?光柵的分類(lèi)——按光線(xiàn)走向反射式光柵透射式光柵用光學(xué)玻璃做基體20線(xiàn)-150線(xiàn)/mm用不銹鋼做基體25線(xiàn)-50線(xiàn)/mmW為光柵常數(shù)，也稱(chēng)光柵柵距?光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器測(cè)量位移w-柵距，a-線(xiàn)寬，b-縫寬，通常a=b光柵的柵距w=a+b√光柵的精度越高，柵距W就越??；√一般柵距可由刻線(xiàn)密度算出，刻線(xiàn)密度為25，50，100，125,250條/mm。?光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器測(cè)量位移光柵副透鏡主光柵指示光柵光電元件光源?光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器測(cè)量位移主光柵指示光柵計(jì)量光柵（光柵副）√主光柵和指示光柵的刻線(xiàn)寬度和間距完全一樣。√將指示光柵和主光柵疊合在一起，兩者之間保持很小的間距。?光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器測(cè)量位移主光柵指示光柵計(jì)量光柵（光柵副）√主光柵固定不動(dòng)，而指示光柵安裝在運(yùn)動(dòng)部件上，所以?xún)烧咧g形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)光柵?光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器測(cè)量位移主光柵指示光柵計(jì)量光柵（光柵副）√指示光柵通常固定不動(dòng)，而主光柵隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圓光柵?光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器測(cè)量位移光電元件√包括光電池和光敏三極管等部分。√在采用固態(tài)光源時(shí)，需要選用敏感波長(zhǎng)與光源接近的光敏元件，以獲得高的轉(zhuǎn)換效率?！淘诠饷粼妮敵龆?，常接有放大器，通過(guò)放大器得到足夠的信號(hào)輸出以防干擾的影響。?光柵傳感器的結(jié)構(gòu)光柵傳感器測(cè)量位移尺身尺身安裝孔反射式掃描頭（與移動(dòng)部件固定）掃描頭安裝孔可移動(dòng)電纜防塵保護(hù)罩的內(nèi)部為長(zhǎng)光柵?莫爾條紋光柵傳感器測(cè)量位移莫爾條紋的形成當(dāng)兩個(gè)有相同柵距的光柵合在一起，其柵線(xiàn)之間傾斜一個(gè)很小的夾角θ，于是在近乎垂直于柵線(xiàn)的方向上出現(xiàn)了明暗相間的條紋。這種條紋稱(chēng)莫爾條紋。1、莫爾條紋的形成?莫爾條紋——莫爾條紋的形成光柵傳感器測(cè)量位移√莫爾條紋是光柵非重合部分光線(xiàn)透過(guò)而形成的亮帶，它由一系列四棱形圖案組成。?莫爾條紋——莫爾條紋的寬度光柵傳感器測(cè)量位移莫爾條紋間距：當(dāng)光柵每移動(dòng)一個(gè)光柵柵距W時(shí)，莫爾條紋也跟著移動(dòng)一個(gè)條紋寬度BH，即相鄰的兩明暗條紋之間的距離BH稱(chēng)為例如：θ=0.1°，則1/θ≈573，即莫爾條紋寬度BH是柵距W的573倍，這相當(dāng)于把柵距放大了573倍，說(shuō)明光柵具有位移放大作用，從而提高了測(cè)量的靈敏度。θ越小，BH越大，這相當(dāng)于把柵距W放大大了1/θ倍。?莫爾條紋光柵傳感器測(cè)量位移播放中……當(dāng)=0,w1=w2

→B=

√

光閘莫爾條紋?莫爾條紋光柵傳感器測(cè)量位移√

縱向莫爾條紋播放動(dòng)畫(huà)當(dāng)=0,w1≠w2

?

莫爾條紋誤差平均效應(yīng)移動(dòng)放大作用方向?qū)?yīng)關(guān)系倍頻提高精度直接數(shù)字測(cè)量莫爾條紋時(shí)由光柵的大量刻線(xiàn)共同形成的，對(duì)光柵的刻畫(huà)誤差有平均作用，從而能在很大程度上消除光柵刻線(xiàn)不均勻引起的誤差。莫爾條紋的間距BH是放大了的光柵柵距，相當(dāng)于把微小的柵距擴(kuò)大了K倍，因此計(jì)量光柵起到了光學(xué)放大的