廣州洋奕傳感器有限公司
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更新時間:2026-09-20 14:07:21瀏覽次數(shù):197次
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原理
計量光柵是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象來測量位移的。“莫爾”原出于法文Moire,意思是水波紋。幾百年前法國絲綢工人發(fā)現(xiàn),當兩層薄絲綢疊在一起時,將產(chǎn)生水波紋狀花樣;如果薄綢子相對運動,則花樣也跟著移動,這種奇怪的花紋就是莫爾條紋。一般來說,只要是有一定周期的曲線簇重疊起來,便會產(chǎn)生莫爾條紋。計量光柵在實際應用上有透射光柵和反射光柵兩種;按其作用原理又可分為輻射光柵和相位光柵;按其用途可分為直線光柵和圓光柵。下面以透射光柵為例加以討論?!⊥干涔鈻懦呱暇鶆虻乜逃衅叫械目叹€即柵線,a為刻線寬,b為兩刻線之間縫寬,W=a+b稱為光柵柵距。目前國內(nèi)常用的光柵每毫米刻成10、25、50、100、250條等線條。光柵的橫向莫爾條紋測位移,需要兩塊光柵。一塊光柵稱為主光柵,它的大小與測量范圍相*;另一塊是很小的一塊,稱為指示光柵。為了測量位移,必須在主光柵側(cè)加光源,在指示光柵側(cè)加光電接收元件。當主光柵和指示光柵相對移動時,由于光柵的遮光作用而使莫爾條紋移動,固定在指示光柵側(cè)的光電元件,將光強變化轉(zhuǎn)換成電信號。由于光源的大小有限及光柵的衍射作用,使得信號為脈動信號。如圖 1,此信號是一直流信號和近視正弦的周期信號的疊加,周期信號是位移x的函數(shù)。每當x變化一個光柵柵距W,信號就變化一個周期,信號由b點變化到b’點。由于bb’=W,故b’點的狀態(tài)與b點狀態(tài)*一樣,只是在相位上增加了2π。
信號處理
1、辨向原理 在實際應用中,位移具有兩個方向, 即選定一個方向后,位移有正負之分,因此用一個光電元件測定莫爾條紋信號確定不了位移方向。為了辨向,需要有 π/2相位差的兩個莫爾條紋信號。如圖2,在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個光電元件,得到兩個相位差π/2的電信號u01和u02,經(jīng)過整形后得到兩個方波信號u01’和u02’。光柵正向移動時u01超前u02 90度,反向移動時u02超前u01 90度,故通過電路辨相可確定光柵運動方向。
2、細分技術(shù) 隨著對測量精度要求的提高,以柵距為單位已不能滿足要求,需要采取適當?shù)拇胧δ獱枟l紋進行細分。所謂細分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內(nèi),發(fā)出若干個脈沖,以減少脈沖當量。如一個周期內(nèi)發(fā)出n個脈沖,則可使測量精度提高n備,而每個脈沖相當于原來柵距的1/n。由于細分后計數(shù)脈沖頻率提高了 n倍,因此也稱n倍頻。
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