C40S-S004施克光柵尺工作原理：
莫爾條紋
以透射光柵為例，當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間構(gòu)成一個(gè)小角度θ，并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)，在光源的映照下，位于幾乎垂直的柵紋上，構(gòu)成明暗相間的條紋。
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詳細(xì)介紹

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C40S-S004施克光柵尺實(shí)物圖 C40S-S004施克光柵尺

C40S-S004施克光柵尺工作原理：

莫爾條紋

以透射光柵為例，當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間構(gòu)成一個(gè)小角度θ，并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)，在光源的映照下，位于幾乎垂直的柵紋上，構(gòu)成明暗相間的條紋。

這種條紋稱為“莫爾條紋”。嚴(yán)厲地說(shuō)，莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度，以W表示。

W=ω/2*sin（θ/2）=ω/θ。

莫爾條紋具有以下特征：

(1)莫爾條紋的變化規(guī)律

兩片光柵相對(duì)移過(guò)一個(gè)柵距，莫爾條紋移過(guò)一個(gè)條紋距離。由于光的衍射與干預(yù)作用，莫爾條紋的變化規(guī)律近似正(余)弦函數(shù)，變化周期數(shù)與光柵相對(duì)位移的柵距數(shù)同步。

(2)均化誤差作用

莫爾條紋是由若干光柵條紋共用構(gòu)成，例如每毫米100線的光柵，10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋，這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了，消弭了由于柵距不均勻、斷裂等構(gòu)成的誤差。

(3)放大作用

在兩光柵柵線夾角較小的情況下，莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω、柵線角θ之間有下列關(guān)系。式中，θ的單位為rad，W的單位為mm。由于傾角很小，sinθ很小，則

W=ω/θ

若ω=0．01mm，θ=0.01rad，則上式可得W=1，即光柵放大了100倍。

檢測(cè)與數(shù)據(jù)處置

電子細(xì)分與判向法

光柵丈量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱量中止丈量。高分辨率的光柵尺普通造價(jià)較貴，且制造困難。

為了進(jìn)步系統(tǒng)分辨率，需求對(duì)莫爾條紋中止細(xì)分，光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角堆疊時(shí)，在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋，隨著光柵的移動(dòng)，莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對(duì)光柵柵距的丈量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的丈量。

在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)，按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能完成電子細(xì)分與判向功用。例如，柵線為50線對(duì)/mm的光柵尺，其光柵柵距為0.02mm，若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖，這在工業(yè)普通測(cè)控中已抵達(dá)了很高精度。

由于位移是一個(gè)矢量，即要檢測(cè)其大小，又要檢測(cè)其方向，因此至少需求兩路相位不同的光電信號(hào)。為了消弭共模干擾、直流重量和偶次諧波，通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。

由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)分別送到2只差分放大器輸入端，從差分放大器輸出的兩路信號(hào)其相位差為π/2，為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖，需對(duì)這兩路信號(hào)中止整形，首先把它們整形為占空比為1：1的方波。

然后，經(jīng)過(guò)對(duì)方波的相位中止判別比較，就可以得到光柵尺的移動(dòng)方向。經(jīng)過(guò)對(duì)方波脈沖中止計(jì)數(shù)，可以得到光柵尺的位移和速度。

關(guān)鍵詞：變頻器人機(jī)界面電路板伺服電機(jī)

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