一般常用的光柵是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕為不透光部分，兩刻痕之間的光滑部分可以透光，相當(dāng)于一狹縫。

    精制的光柵，在1cm寬度內(nèi)刻有幾千條乃至上萬條刻痕。

    這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵，還有利用兩刻痕間的反射光衍射的光柵;

    如在鍍有金屬層的表面上刻出許多平行刻痕，兩刻痕間的光滑金屬面可以反射光，這種光柵成為反射光柵。

    由光柵形成的疊柵條紋具有光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測(cè)量精度。

    光柵由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)四部分組成。

    標(biāo)尺光柵相對(duì)于指示光柵移動(dòng)時(shí)，便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。

    這些條紋以光柵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并直接照射到光電元件上;

    在它們的輸出端得到一串電脈沖，通過放大、整形、辨向和計(jì)數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)輸出，直接顯示被測(cè)的位移量。

    光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理

    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(gè)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(shí)，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，可以在范圍內(nèi)工作，所發(fā)光的峰值波長(zhǎng)為，與硅光敏的峰值波長(zhǎng)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。

    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(huì)錯(cuò)開一個(gè)很小的夾角，以便于得到莫爾條紋。

    一般主光柵是活動(dòng)的，它可以單獨(dú)地移動(dòng)，也可以隨被測(cè)物體而移動(dòng);

    其長(zhǎng)度取決于測(cè)量范圍。指示光柵相對(duì)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(zhǎng)度由受光體的排列長(zhǎng)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(dòng)時(shí)產(chǎn)生莫爾條紋的移動(dòng)，從而測(cè)量位移量。

    在選擇光敏元件時(shí)，要考慮靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、光譜特性、穩(wěn)定性、體積等因素。

    將主光柵與標(biāo)尺光柵重疊放置，兩者之間保持很小的間隙，并使兩塊光柵的刻線之間有一個(gè)微小的夾角θ，如圖所示。

    當(dāng)有光源照射時(shí)，由于擋光效應(yīng)（對(duì)刻線密度≤50條/mm的光柵）或光的衍射作用（對(duì)刻線密度≥100條/mm的光柵），與光柵刻線大致垂直的方向上形成明暗相間的條紋。

    在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過，形成亮帶；

    在兩光柵刻線的錯(cuò)開的地方，形成暗帶；這些明暗相間的條紋稱為莫爾條紋。

光柵是由很多等節(jié)距的透光的縫隙或不透光的刻線均勻、相間排列而成的光電器件。

光柵式傳感器(optical grating transducer)指采用光柵疊柵條紋原理測(cè)量位移的傳感器。光柵是在一塊長(zhǎng)條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線密度為 10~100線/毫米。由光柵形成的疊柵條紋具有光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測(cè)量精度。傳感器由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)四部分組成(見圖)。標(biāo)尺光柵相對(duì)于指示光柵移動(dòng)時(shí)，便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。這些條紋以光柵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并直接照射到光電元件上，在它們的輸出端得到一串電脈沖，通過放大、整形、辨向和計(jì)數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)輸出，直接顯示被測(cè)的位移量。傳感器的光路形式有兩種:一種是透射式光柵，它的柵線刻在透明材料(如工業(yè)用白玻璃、光學(xué)玻璃等)上;另一種是反射式光柵，它的柵線刻在具有強(qiáng)反射的金屬(不銹鋼)或玻璃鍍金屬膜(鋁膜)上。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是量程大和精度高。光柵式傳感器應(yīng)用在程控、數(shù)控機(jī)床和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)構(gòu)中，可測(cè)量靜、動(dòng)態(tài)的直線位移和整圓角位移。在機(jī)械振動(dòng)測(cè)量、變形測(cè)量等領(lǐng)域也有應(yīng)用。

光柵的分類

光柵傳感器的結(jié)構(gòu)

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