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光栅传感器_光栅传感器的结构与特点

光栅传感器实际上是光电传感器的一个特殊应用。由于光栅测量具有结构简单、测量精度高、易于实现自动化和数字化等优点,因而得到了广泛的应用。

光栅传感器实际上是光电传感器的一个特殊应用。由于光栅测量具有结构简单、测量精度高、易于实现自动化和数字化等优点,因而得到了广泛的应用。



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光栅主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常,标尺光栅固定在活动部件上, 如机床的工作台或丝杆上。







光栅读数头则安装在固定部件上,如机床的底座上。当活动部件移动时,读数头和标尺光栅也就随之做相对的移动。








一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成,刻痕为不透光部分,两刻痕之间的光滑部分可以透光,相当于一狭缝。精制的光栅,在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。







这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅,还有利用两刻痕间的反射光衍射的光栅,如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕,两刻痕间的光滑金属面可以反射光,这种光栅成为反射光栅。







由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应,因而能提高测量精度。








光栅传感器的结构均由光源、主光栅、指示光栅、通光孔、光电元件这几个主要部分构成。



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1、光源:钨丝灯泡,它有较小的功率,与光电元件组合使用时,转换效率低,使用寿命短。







半导体发光器件,如砷化镓发光二极管,可以在 范围内工作,所发光的峰值波长为 ,与硅光敏三极管的峰值波长接近,因此,有很高的转换效率,也有较快的响应速度。








2、光栅付:由栅距相等的主光栅和指示光栅组成。主光栅和指示光栅相互重叠,但又不完全重合。两者栅线间会错开一个很小的夹角 ,以便于得到莫尔条纹。







一般主光栅是活动的,它可以单独地移动,也可以随被测物体而移动,其长度取决于测量范围。指示光栅相对于光电器件而固定。








3、通光孔:通光孔是发光体与受光体的通路,一般为条形状,其长度由受光体的排列长度决定,宽度由受光体的大小决定。它是帖在指示光栅板上的。






4、受光元件:受光元件是用来感知主光栅在移动时产生莫尔条纹的移动,从而测量位移量。在选择光敏元件时,要考虑灵敏度、响应时间、光谱特性、稳定性、体积等因素。






光栅传感器的特点:







1、精度高。光栅式传感器在大量程测量长度或直线位移方面仅仅低于激光干涉传感器。在圆分度和角位移连续测量方面,光栅式传感器属于精度最高的;







2、大量程测量兼有高分辨力。感应同步器和磁栅式传感器也具有大量程测量的特点,但分辨力和精度都不如光栅式传感器;







3、可实现动态测量,易于实现测量及数据处理的自动化;






4、具有较强的抗干扰能力,对环境条件的要求不像激光干涉传感器那样严格,但不如感应同步器和磁栅式传感器的适应性强,油污和灰尘会影响它的可靠性。主要适用于在实验室和环境较好的车间使用。







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