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光栅尺位移传感器之莫尔条纹的介绍

2018-12-11 1106次浏览 来源:网络

  光栅尺位移传感器之莫尔条纹的介绍

  光栅尺位移传感器,由主光柵、指示光栅、光源和光电器件等组成。

光栅尺位移传感器

  主光栅固定在被测物体上,它随被测物体的直线位移而产生移动,其长度取决于测量范围,指示光柵相对于光电元件固定。当主光栅产生位移时,莫尔条纹便随着产生位移。

  用光电器件记录莫尔条纹通过某点的数目,便可知主光栅移动的距离,也就测得了被测物体的位移量。

  由大量等宽等间距的平行狹缝组成的光学器件称为光栅。

  用玻璃制成的光栅称为透射光柵,它是在透明玻璃上刻出大量等宽等间距的平行刻痕,每条刻痕处是不透光的, 而两刻痕之间是透光的。光栅的刻痕密度一般 为每厘米10、25、50、*线。刻痕之间的距离为栅距W。

  光栅尺位移传感器之莫尔条纹的简介

  如果把两块栅距W相等的光栅面平行安装,且让它们的刻痕之间有较小的夹角0时,这时光栅上会出现若千条明暗相间的条纹,这种条纹称莫尔条纹。

  莫尔条纹是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带,它由一系列四棱形图案组成。

  莫尔条纹是18世纪法国研究人员莫尔先生首先发现的一种光学现象。从技术角度上讲,莫尔条纹是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果。当人眼无法分辨这两条线或两个物体时,只能看到干涉的花纹,这种光学现象中的花纹就是莫尔条纹

  光栅尺位移传感器之莫尔条纹的原理与应用

  1874年,英国物理学家瑞利首先揭示出了莫尔条纹图案的科学和工程价值,指出了借观察莫尔条纹的移动来测量光栅相对位移的可能性,为在物理光栅的基础上发展出计量光栅的分支奠定了理论基础。

  莫尔条纹是光栅位移精密测量的基础,在实际应用中由两个空间频率相近的周期性光栅图形叠加而形成的光学条纹就是莫尔条纹,可以由遮光效应、衍射效应和干涉效应等多种原理产生。莫尔条纹的科学含义是指两个周期性结构图案重叠时所产生的差频或拍频图案,例如两个周期相同的光栅以一个小角度相互倾斜重叠后所产生的莫尔条纹,如图所示。

  现代光栅是用精密的刻画机在玻璃或金属片上刻划而成的,光栅相邻刻划之间的距离称为光栅栅距,亦称光栅节距或光栅常数,光栅栅距是位移测量的基准。

  莫尔条纹应用**的领域是光栅位移测量,根据莫尔条纹原理可以实现直线位移和角位移的静态、动态测量,基于莫尔条纹数量与位移的关系实现精密位移测量,能够满足接触、非接触、小量程、大量程、一维、多维等各种需求的测量与控制反馈,*应用在程控、数控机床和三坐标测量机、精密测量与定位、超精密加工、微电子IC制造、地震预测、质量检测、纳米材料、机器人、MEMS、振动检测等众多领域。


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