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(1) 當(dāng)用平行光束照射光柵時,透過莫爾條紋的光強(qiáng)度分布近似于余弦函數(shù)。
(2) 若用W表示莫爾條紋的寬度,d表示光柵的柵距,θ表示兩光柵尺線紋的夾角,則它們之間的幾何關(guān)系為W=d/sin當(dāng) 角很小時,上式可近似寫W=d/θ
若取d=0.01mm,θ=0.01rad,則由上式可得W=1mm。這說明,無需復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)和電子系統(tǒng),利用光的干涉現(xiàn)象,就能把光柵的柵距轉(zhuǎn)換成放大100倍的莫爾條紋的寬度。這種放大作用是光柵的一個重要特點(diǎn)。
(3) 由于莫爾條紋是由若干條光柵線紋共同干涉形成的,所以莫爾條紋對光柵個別線紋之間的柵距誤差具有平均效應(yīng),能消除光柵柵距不均勻所造成的影響。
(4) 莫爾條紋的移動與兩光柵尺之間的相對移動相對應(yīng)。兩光柵尺相對移動一個柵距d,莫爾條紋便相應(yīng)移動一個莫爾條紋寬度W,其方向與兩光柵尺相對移動的方向垂直,且當(dāng)兩光柵尺相對移動的方向改變時,莫爾條紋移動的方向也隨之改變。
根據(jù)上述莫爾條紋的特性,假如我們在莫爾條紋移動的方向上開4個觀察窗口A,B,C,D,且使這4個窗口兩兩相距1/4莫爾條紋寬度,即W/4。由上述討論可知,當(dāng)兩光柵尺相對移動時,莫爾條紋隨之移動,從4個觀察窗口A,B,C,D可以得到4個在相位上依次超前或滯后(取決于兩光柵尺相對移動的方向)1/4周期(即π/2)的近似于余弦函數(shù)的光強(qiáng)度變化過程,用 表示,見圖4-9(c)。若采用光敏元件來檢測,光敏元件把透過觀察窗口的光強(qiáng)度變化 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號,設(shè)為 。根據(jù)這4個電壓信號,可以檢測出光柵尺的相對移動。
1.位移大小的檢測
由于莫爾條紋的移動與兩光柵尺之間的相對移動是相對應(yīng)的,故通過檢測 這4個電壓信號的變化情況,便可相應(yīng)地檢測出兩光柵尺之間的相對移動。 每變化一個周期,即莫爾條紋每變化一個周期,表明兩光柵尺相對移動了一個柵距的距離;若兩光柵尺之間的相對移動不到一個柵距,因 是余弦函數(shù),故根據(jù) 之值也可以計算出其相對移動的距離。
2. 位移方向的檢測
在圖4-9(a)中,若標(biāo)尺光柵固定不動,指示光柵沿正方向移動,這時,莫爾條紋相應(yīng)地沿向下的方向移動,透過觀察窗口A和B,光敏元件檢測到的光強(qiáng)度變化過程 和及輸出的相應(yīng)的電壓信號和如圖4-10(a)所示,在這種情況下,滯后的相位為/2;反之,若標(biāo)尺光柵固定不動,指示光柵沿負(fù)方向移動,這時,莫爾條紋則相應(yīng)地沿向上的方向移動,透過觀察窗口A和B,光敏元件檢測到的光強(qiáng)度變化過程和 及輸出的相應(yīng)的電壓信號和如圖4-10(b)所示,在這種情況下,超前的相位為/2。因此,根據(jù)和兩信號相互間的超前和滯后關(guān)系,便可確定出兩光柵尺之間的相對移動方向。
工作原理:
直線光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器均依據(jù)相對運(yùn)動的原理來產(chǎn)生光信號,這些信號經(jīng)過光電器件的轉(zhuǎn)換處理后,用來檢測機(jī)械裝置的位移。反饋產(chǎn)品采用兩種不同的材料來產(chǎn)生反饋信號:
1.刻線玻璃尺(直線光柵尺 有效測量長度3米以下使用)刻線玻璃盤片(旋轉(zhuǎn)編碼器)
2.刻線鋼帶尺(直線光柵尺 有效測量長度3米以上使用)
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