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科普知識
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光柵傳感器

光柵傳感器的結構原理及應用

發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:205


光柵式傳感器指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。光柵是由大量等寬等間距的平行狹縫構成的光學器件。

一般常用的光柵是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成,刻痕為不透光部分,兩刻痕之間的光滑部分可以透光,相當于一狹縫。精制的光柵,在1cm寬度內(nèi)刻有幾千條乃至上萬條刻痕。

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這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵,還有利用兩刻痕間的反射光衍射的光柵,如在鍍有金屬層的表面上刻出許多平行刻痕,兩刻痕間的光滑金屬面可以反射光,這種光柵成為反射光柵。由光柵形成的疊柵條紋具有光學放大作用和誤差平均效應,因而能提高測量精度。

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光柵傳感器由標尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分組成。標尺光柵相對于指示光柵移動時,便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。

這些條紋以光柵的相對運動速度移動,并直接照射到光電元件上,在它們的輸出端得到一串電脈沖,通過放大、整形、辨向和計數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號輸出,直接顯示被測的位移量。


光柵傳感器的結構及工作原理

光柵傳感器的結構均由光源、主光柵、指示光柵、通光孔、光電元件這幾個主要部分構成。

1、光源:鎢絲燈泡,它有較小的功率,與光電元件組合使用時,轉(zhuǎn)換效率低,使用壽命短。半導體發(fā)光器件,如砷化鎵發(fā)光二極管,可以在 范圍內(nèi)工作,所發(fā)光的峰值波長為 ,與硅光敏三極管的峰值波長接近,因此,有很高的轉(zhuǎn)換效率,也有較快的響應速度。

2、光柵付:由柵距相等的主光柵和指示光柵組成。主光柵和指示光柵相互重疊,但又不完全重合。兩者柵線間會錯開一個很小的夾角 ,以便于得到莫爾條紋。一般主光柵是活動的,它可以單獨地移動,也可以隨被測物體而移動,其長度取決于測量范圍。指示光柵相對于光電器件而固定。

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