傳感器技術(shù)及其應(yīng)用(((已修改)
2025-02-01 02:30 本頁(yè)面
【正文】 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 1 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 光柵基礎(chǔ) 光柵傳感器的工作原理 莫爾條紋細(xì)分技術(shù) 常用光學(xué)系統(tǒng) 第 10章 光柵傳感器 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 2 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 光柵分類及結(jié)構(gòu) ? 1. 光柵分類 ? 光柵按其原理和用途可分為物理光柵和計(jì)量光柵 。物理光柵刻線細(xì)密 ,利用光的衍射現(xiàn)象 ,主要用于光譜分析和光波長(zhǎng)等量的測(cè)量；在幾何量計(jì)量中使用的光柵稱為計(jì)量光柵 ,計(jì)量光柵主要利用莫爾現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度 、 角度 、 速度 、 加速度 、 振動(dòng)等幾何量的測(cè)量 。 ? 按其透射形式 ,光柵可分為透射式光柵和反射式光柵 。 刻劃基面采用玻璃材料的為透射式光柵；刻劃基面采用金屬材料的為反射式光柵 。 光柵基礎(chǔ) ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 3 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 按其柵線形式 ,光柵可分為黑白光柵 （ 幅值光柵 ） 和閃耀光柵（ 相位光柵 ） 。 黑白光柵是利用照相復(fù)制工藝加工而成 ,其柵線與縫隙為黑白相間結(jié)構(gòu)；相位光柵的橫斷面呈鋸齒狀 ,常用刻劃工藝加工而成 。 按其應(yīng)用類型 ,光柵可分為長(zhǎng)光柵和圓光柵 。 長(zhǎng)光柵又稱為光柵尺 ,用于測(cè)量長(zhǎng)度或線位移；圓光柵又稱盤柵 ,用于測(cè)量角度或角位移 。 長(zhǎng)光柵有透射式和反射式 ,而且均有黑白光柵和閃耀光柵；圓光柵一般只有透射式黑白光柵 。 目前還發(fā)展了激光全息光柵和偏振光柵等新型光柵 。本章主要介紹透射式的計(jì)量光柵 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 4 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 2. 光柵結(jié)構(gòu) ? 所謂光柵 ,是在刻劃基面上等間距 （ 或不等間距 ） 地密集刻劃 ,使刻線處不透光 ,未刻線處透光 ,形成透光與不透光相間排列構(gòu)成的光電器件 。 光柵上的刻線稱為柵線 ,柵線的寬度為 a,縫隙寬度為 b,一般取a=b,而 w=a+b稱為柵距 （ 也稱為光柵常數(shù)或光柵節(jié)距 ,是光柵的重要參數(shù) ,用每毫米長(zhǎng)度內(nèi)的柵線數(shù)表示柵線密度 ,如 100線／mm、 250線／ mm） 。 圓光柵還有一個(gè)參數(shù)叫柵距角 γ或稱節(jié)距角 ,它是指圓光柵上相鄰兩條柵線的夾角 。 光柵結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 5 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 光柵的結(jié)構(gòu) ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 6 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 ? 圓光柵有三種柵線形式： 一種是徑向光柵 ,其柵線的延長(zhǎng)線通過(guò)圓心；另一種是切向光柵 ,其柵線的延長(zhǎng)線與光柵盤的一個(gè)小同心圓相切；還有一種是其柵線為一簇等間距同心圓組成的環(huán)形光柵。圓光柵通常在圓盤上刻有 1080～ 64800條線。圓光柵柵線如圖 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 7 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 圓光柵柵線 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 8 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 莫爾條紋原理 ? 計(jì)量光柵是利用莫爾現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)幾何量的測(cè)量的 。 莫爾條紋的成因是由主光柵和指示光柵的遮光和透光效應(yīng)形成的（ 兩只光柵參數(shù)相同 ） 。 主光柵用于滿足測(cè)量范圍及精度 ,指示光柵 （ 通常是從主尺上裁截一段 ） 用于拾取信號(hào) 。 將主光柵與指示光柵的刻劃面相向疊合并且使兩者柵線有很小的交角 θ,這樣就可以看到 ,在 aa線上兩只光柵柵線彼此錯(cuò)開 ,光線從縫隙中透過(guò)形成亮帶 ,其透光部分是由一系列棱形圖案構(gòu)成的；在 bb線上兩只光柵柵線相互交疊 ,相互遮擋縫隙 ,光線不能透過(guò)形成暗帶 。 這種亮帶和暗帶相間的條紋稱為莫爾條紋 。 由于莫爾條紋的方向與柵線方向近似垂直 ,故該莫爾條紋稱為橫向莫爾條紋 。 莫爾條紋原理如圖 。 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí) ? 第四級(jí) ? 第五級(jí) 9 Anhui Science and Technology University 理學(xué)院 單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式 圖 莫爾條紋原理 ? 單擊此處編輯母版文本樣式 ? 第二級(jí) ? 第三級(jí)
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