光栅传感器及其应用PPT资料.pptx

1、1、光栅的基本结构、光栅的基本结构（1 1）光栅）光栅 光栅是在透明的玻璃上光栅是在透明的玻璃上刻有大量相互平行、等宽而刻有大量相互平行、等宽而又等间距的刻线。这些刻线又等间距的刻线。这些刻线是透明的和不透明的，或是是透明的和不透明的，或是对光反射的和不反射的。对光反射的和不反射的。黑白型长光栅黑白型长光栅四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用1 1、光栅的基本结构、光栅的基本结构栅线栅线缝隙缝隙光栅结构光栅结构abW栅线的宽度为栅线的宽度为a（一般为（一般为812mm），线间宽度为），线间宽度为b，一，一般取般取a=b，而，而W=a+b，W称为光栅栅距称为光栅栅距（也称为光栅常也称为光

2、栅常数或光栅节距，是光栅的重要数或光栅节距，是光栅的重要参数，用每毫米长度内的栅线参数，用每毫米长度内的栅线数表示栅线密度，如数表示栅线密度，如100线线mm、250线线mm）。（2）光栅结构光栅结构四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用1、光栅的基本结构、光栅的基本结构A、按其原理和用途可分为物理光、按其原理和用途可分为物理光栅和计量光栅。栅和计量光栅。（3）类型类型 B、按其透射形式，光栅可分为、按其透射形式，光栅可分为透射式光栅和反射式光栅。透射式光栅和反射式光栅。C、按其栅线形式，光栅可分为、按其栅线形式，光栅可分为黑白光栅黑白光栅（幅值光栅幅值光栅）和闪耀光栅和闪耀光栅（相位光

3、栅相位光栅）。D、按其应用类型，光栅可分、按其应用类型，光栅可分为长光栅和圆光栅。为长光栅和圆光栅。（a）长光栅长光栅（b）圆光栅圆光栅四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用2 2、光栅传感器的工作原理光栅传感器的工作原理莫尔条纹原理莫尔条纹原理abW四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用2 2、光栅传感器的工作原理光栅传感器的工作原理计量光栅是利用计量光栅是利用莫尔莫尔现象实现几何量的测现象实现几何量的测量的。莫尔条纹的成量的。莫尔条纹的成因是由主光栅和指示因是由主光栅和指示光栅的遮光和透光效光栅的遮光和透光效应形成的应形成的（两只光栅参两只光栅参数相同数相同）。莫尔条纹原理莫尔

4、条纹原理主光栅主光栅指示光栅指示光栅 abWddddffff（a）四、光栅传感器及其应用2 2、光栅传感器的工作原理光栅传感器的工作原理莫尔特性莫尔特性（1）平均效应平均效应。莫尔条纹是。莫尔条纹是由光栅的大量栅线共同形成由光栅的大量栅线共同形成的，对光栅栅线的刻划误差的，对光栅栅线的刻划误差有平均作用，从而能在很大有平均作用，从而能在很大程度上消除刻线周期误差对程度上消除刻线周期误差对测量精度的影响。测量精度的影响。莫尔条纹原理莫尔条纹原理主光栅主光栅指示光栅指示光栅 abWddddffff四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用2 2、光栅传感器的工作原理光栅传感器的工作原理莫尔特性莫

5、尔特性 （2）放大作用。放大作用。由于由于角很小，角很小，从式从式31可明可明显看出莫尔条显看出莫尔条纹有放大作用，纹有放大作用，放大倍数为放大倍数为 例如：例如：W=0.02mm，=0.1，则，则B=11.4592mm，其，其K值约为值约为573，用其它方法很难得到这样大的放大倍数。用其它方法很难得到这样大的放大倍数。主光栅主光栅指示光栅指示光栅 abWddddffff（a）Bw/2w/2ff（b）四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用2 2、光栅传感器的工作原理光栅传感器的工作原理莫尔特性莫尔特性 （3）对应关系。对应关系。两光栅沿与栅线两光栅沿与栅线垂直的方向相对移动时，莫尔条垂直

6、的方向相对移动时，莫尔条纹沿栅线方向纹沿栅线方向（确切地说，沿栅确切地说，沿栅线夹角线夹角的平分线方向的平分线方向）移动。两移动。两光栅相对移动一栅距光栅相对移动一栅距W，莫尔条，莫尔条纹移动一个条纹间距纹移动一个条纹间距B。主光栅主光栅指示光栅指示光栅 abWddddffff（a）四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用3 3、光栅传感器的结构光栅传感器的结构 光栅传感器是利用莫尔条纹将光栅栅距的变光栅传感器是利用莫尔条纹将光栅栅距的变化转换成莫尔条纹的变化，只要利用光电元件检化转换成莫尔条纹的变化，只要利用光电元件检测出莫尔条纹的变化次数，就可以计算出光栅尺测出莫尔条纹的变化次数，就可

7、以计算出光栅尺移动的距离。光栅传感器作为一个独立完整的测移动的距离。光栅传感器作为一个独立完整的测量系统，它包括光栅传感器量系统，它包括光栅传感器（光栅尺光栅尺）和数显表两和数显表两部分。部分。四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用3 3、光栅传感器的结构光栅传感器的结构图图1 光栅尺光栅尺光光源源透透镜镜主主光栅光栅指指示示光光源源光电接收光电接收元件元件图图2 光栅尺结构原理光栅尺结构原理四、光栅传感器及其应用3 3、光栅传感器的结构光栅传感器的结构 光栅传感器由光源、光栅尺、光电元件及光光栅传感器由光源、光栅尺、光电元件及光学系统组成学系统组成 图图34 透射光栅光路、光电转换电路示意图透射光栅光路、光电转换电路示意图（a）b c光源光源指示光栅指示光栅聚光镜聚光镜主光栅主光栅光电元件光电元件物镜物镜Vcc输出输出aU四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用4 4、光栅传感器的应用光栅传感器的应用（1）图图35 透射长光栅和圆光栅传感器透射长光栅和圆光栅传感器（b）（a）四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用4 4、光栅传感器的应用光栅传感器的应用（2）机床用光栅传感器机床用光栅传感器四、光栅传感器及其应用四、光栅传感器及其应用4 4、光栅传感器的应用光栅传感器的应用（3）四、光栅传感器及其应用