光栅传感器详解：从原理到应用

本文主要介绍的是光栅数显表的相关知识，特别是光栅传感器在位置测量中的应用和工作原理。光栅数显表是用于精确测量物体三坐标位置的设备，通常包括透射式和反射式两种类型。 1. 位置测量方法 - 直接测量：直接对被测量对象进行测量，无需转换。 - 间接测量：通过旋转式位置传感器测量回转运动，然后推算出与之相关的直线位移。 - 绝对式测量：每个位置对应唯一的编码，断电后仍能读取当前位置。 - 增量式测量：仅记录位移增量，每次移动一定距离时发出信号。 2. 光栅传感器 - 光栅传感器利用光的衍射和透射/反射现象，通过光栅尺来检测物体的位置变化。 - 物理光栅和计量光栅是光栅传感器的基础，前者用于光学实验，后者用于精密测量。 - 分类：长光栅用于直线位移测量，圆光栅用于角度测量。 - 结构组件包括透镜、光栅副、光电元件和光源。 3. 光栅的外形及结构 - 尺身：通常有安装孔以便固定。 - 反射式光栅：扫描头与移动部件固定，通过反射光束来测量。 - 透射式光栅：光通过光栅栅线进行测量。 - 圆光栅：用于测量旋转角度，固定在旋转轴上。 4. 工作原理 - 光栅由大量等宽等间距的平行狭缝组成，光栅常数定义为栅距。 - 莫尔现象：当两个光栅相对移动时，形成的莫尔条纹具有放大效果，可以显著提高测量精度。 - 莫尔条纹间距与光栅刻线夹角有关，移动时条纹数量与光栅位移成比例，便于计算实际位移。 5. 应用优势 - 莫尔条纹平均了光栅刻线的不均匀性，减少了测量误差。 - 条纹移动方向与光栅移动方向垂直，方便判断运动方向。 - 莫尔条纹间距放大了光栅栅距，使得微小位移也能被准确测量。 光栅数显表通过光栅传感器和莫尔现象实现了高精度的位置测量，广泛应用于机械工程、精密仪器制造等领域，为现代工业自动化提供了重要的测量工具。