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光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和原理
 
錄入時間:2017-03-23 09:43:06瀏覽次數(shù):1
 

(一)光柵傳感器的結(jié)構(gòu)

光柵傳感器的結(jié)構(gòu)均由光源、主光柵、指示光柵、通光孔、光電元件這幾個主要部分構(gòu)成。

1、光源

鎢絲燈泡,它有較小的功率,與光電元件組合使用時,轉(zhuǎn)換效率低,使用壽命短。半導(dǎo)體發(fā)光器件,如砷化鎵發(fā)光二極管,可以在 范圍內(nèi)工作,所發(fā)光的峰值波長為 ,與硅光敏三極管的峰值波長接近,因此,有很高的轉(zhuǎn)換效率,也有較快的響應(yīng)速度。

2、光柵付

由柵距相等的主光柵和指示光柵組成,指示光柵比主光柵要短很多。

主光柵和指示光柵相互重疊,但又不完全重合。兩者柵線間會錯開一個很小的夾角 ,以便于得到莫爾條紋。一般主光柵是活動的,它可以單獨地移動,也可以隨被測物體而移動,其長度取決于測量范圍。指示光柵相對于光電器件而固定。

3、通光孔

通光孔是發(fā)光體與受光體的通路,一般為條形狀,其長度由受光體的排列長度決定,寬度由受光體的大小決定。它是帖在指示光柵板上的。

4、受光元件

受光元件是用來感知主光柵在移動時產(chǎn)生莫爾條紋的移動,從而測量位移量。在選擇光敏元件時,要考慮靈敏度、響應(yīng)時間、光譜特性、穩(wěn)定性、體積等因素。

 

 

(二)莫爾條紋的形成和特點

1、長光柵的莫爾條紋

柵距相等的主光柵和指示光柵,在相距為其刻線面相對地重疊在一起,主光柵面與指示光柵面間留有距離為 的間隙,且主光柵與指示光柵錯開一個很小的角度 ,由于光的干涉效應(yīng),就會產(chǎn)生幾乎垂直于柵線的明暗相間的條紋,兩光柵線彼此重合,光線從間隙中通過,形成光亮帶;兩光柵線彼此錯開,光線就被遮檔不能通過,形成光暗帶。這些明暗相間的條紋稱為莫爾條紋。莫爾條紋隨主光柵與指示光柵的相對左右移動而上下移動,莫爾條紋移動方向與光柵移動方向及主光柵和指示光柵的夾角。

由于莫爾條紋的方向與光柵移動的方向相差 ,即近似與柵線方向垂直,所以又稱為橫向莫爾條紋。橫向莫爾條紋有如下重要特點:

(1)平均效應(yīng)

莫爾條紋是由大量柵線形成的,對光柵線的刻劃誤差有平均的作用,因而能在很大程度上消除短周期誤差對測量精度影響。

(2)對應(yīng)關(guān)系

兩光柵沿與柵線垂直方向相對移動時,莫爾條紋沿柵線方向移動。兩光柵相對移動一個柵距 ,莫爾條紋對應(yīng)地移動一個條紋間距 。利用這一嚴(yán)格一一對應(yīng)關(guān)系,光電元件就能接收到對應(yīng)的條紋數(shù)目,也就感知到了主光柵的位移量。

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