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數顯光柵尺原理與結構

時間:2016-09-28 點擊次數:1501
     數顯光柵尺原理與結構
    數顯光柵尺是由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床固定部件上,光柵讀數頭裝在機床活動部件上,指示光柵裝在光柵讀數頭中。
    光柵檢測裝置結構光柵檢測裝置的關鍵部分是光柵讀數頭,它由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調整機構等組成。光柵讀數頭結構形式很多,根據讀數頭結構特點和使用場合分為直接接收式讀數頭(或稱硅光電池讀數頭、鏡像式讀數頭、分光鏡式讀數頭、金屬光柵反射式讀數頭)。
    工作原理:莫爾條紋
    以透射光柵為例,當指示光柵上的線紋和標尺光柵上的線紋之間形成一個小角度θ,并且兩個光柵尺刻面相對平行放置時,在光源的照射下,位于幾乎垂直的柵紋上,形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋” 。嚴格地說,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 。[1]
    莫爾條紋具有以下特征:
    (1)莫爾條紋的變化規律
    兩片光柵相對移過一個柵距,莫爾條紋移過一個條紋距離。由于光的衍射與干涉作用,莫爾條紋的變化規律近似正(余)弦函數,變化周期數與光柵相對位移的柵距數同步。
    (2)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。
    (3)均化誤差作用
    莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成,例如每毫米100線的光柵,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋,這樣柵距之間的相鄰誤差就被平均化了,消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。
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