4.2光栅位移传感器（课件）《传感器检测技术》同步教学课件（机械工业出版社）

光栅位移传感器 光栅尺位移传感器 GWC系列光栅位移传感器 长光栅 --- 直线位移；圆光栅 --- 角位移 长度 --- 测量范围；刻线密度 --- 测量精度 ( 10、25、50、100、125线/mm ) 光栅位移传感器的结构及工作原理 如图7-9所示，由主光栅、指示光栅、光源和光电器件等组成。 主光栅固定在被测物体上，它随被测物体的直线位移而产生移动，其长度取决于测量范围，指示光栅相对于光电元件固定。当主光栅产生位移时，莫尔条纹便随着产生位移。 用光电器件记录莫尔条纹通过某点的数目，便可知主光栅移动的距离，也就测得了被测物体的位移量。 其电压为： 主光栅 光栅位移传感器的结构原理图 莫尔条纹 由大量等宽等间距的平行狭缝组成的光学器件称为光栅，如图7-7所示。 用玻璃制成的光栅称为透射光栅，它是在透明玻璃上刻出大量等宽等间距的平行刻痕，每条刻痕处是不透光的，而两刻痕之间是透光的。光栅的刻痕密度一般为每厘米10、25、50、100线。刻痕之间的距离为栅距W。 图7-7 光栅结构放大图 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 如果把两块栅距W相等的光栅面平行安装，且让它们的刻痕之间有较小的夹角θ时，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条纹，这种条纹称莫尔条纹。如图7-8所示。 莫尔条纹是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带，它由一系列四棱形图案组成，如图7-8中d－d线区所示。 图7-8中f－f线区则是由于光栅的遮光效应形成的。 图7-8 莫尔条纹 长光栅莫尔条纹 主光栅 指示光栅 当光栅每移动一个光栅栅距W时， 莫尔条纹也跟着移动一个条纹宽度BH。莫尔条纹的间距BH与两光栅线纹夹角θ之间的关系为 θ越小，BH越大，这相当于把栅距W放大大了1/θ倍。例如θ=0.1°，则1/θ≈573，即莫尔条纹宽度BH是栅距W的573倍， 这相当于把栅距放大了573倍，说明光栅具有位移放大作用， 从而提高了测量的灵敏度。 位移的放大作用 莫尔条纹（Moire） 条纹宽度： W-栅距， a-线宽， b-缝宽 W=a+b ，a=b=W/2 特例：当 =0, w1=w2 → B= → 光闸莫尔条纹 当 =0, w1≠w2 → 纵向莫尔条纹 均匀刻线 主光栅 指示光栅 夹角 明暗相间条纹 莫尔条纹 移动 圆弧莫尔条纹 单击准备演示 莫尔条纹动画 光闸莫尔条纹 播放动画 环形莫尔条纹 单击准备演示 辐射形莫尔条纹 播放动画 长光栅莫尔条纹 播放动画 长光栅光闸莫尔条纹 播放动画 (1) 莫尔条纹的移动方向：当指示光栅不动，主光栅左右平移时，莫尔条纹将沿着指示栅线的方向上下移动。查看莫尔条纹的上下移动方向，即可确定主光栅左右移动方向。 (2) 位移的放大作用：当主光栅沿与刻线垂直方向移动一个栅距W时，莫尔条纹移动一个条纹间距B。当两个等距光栅的栅间夹角θ较小时，主光栅移动一个栅距W，莫尔条纹移动KW距离，K为莫尔条纹的放大系数： 结论：莫尔条纹测位移具有三个特点 条纹间距与栅距的关系为 ： 当θ角较小时，例如θ=30′，则K=115，表明莫尔条纹的放大倍数相当大。 这样，可把肉眼看不见的光栅位移变成为清晰可见的莫尔条纹移动，可以用测量条纹的移动来检测光栅的位移。从而实现高灵敏的位移测量。 (3) 误差的平均效应：莫尔条纹具有平均光栅误差的作用 光栅位移传感器的应用 光栅位移传感器： 测量精度高（分辨率为0.1μm）， 动态测量范围广（0～1000mm）， 可进行无接触测量， 容易实现系统的自动化和数字化。 在机械工业中得到了广泛的应用，特别是在量具、数控机床的闭环反馈控制、工作母机的坐标测量等方面。 请问莫尔莫尔条纹测位移具有哪三个特点？ A C B $$