双频激光干涉系统解析：光栅与激光位移测量技术详解

双频激光干涉测量系统是一种精密的测量技术，主要依靠光栅和激光位移传感器来实现高精度的位移检测。本讲重点介绍了光栅式传感器的工作原理和应用，包括物理光栅和计量光栅的区分，以及它们在直线位移和角位移测量中的应用。 光栅式传感器是基于光的衍射和莫尔条纹现象设计的。它由主光栅（标尺光栅）和指示光栅（动光栅）构成，通过光的干涉形成明暗相间的莫尔条纹。莫尔条纹的特性，如方向性（垂直于角平分线）、同步性（光栅移动一个栅距对应莫尔条纹移动一个间距）、放大性（小夹角下条纹间距大，提高灵敏度）以及可调性和准确性（大量刻线减少误差），使得光栅成为高精度测量的理想选择。 根据运动形式的不同，光栅传感器可分为直线型和旋转型，前者用于直线移动测量，后者则适用于旋转运动。按光学形式划分，有透射式和反射式两种，前者光源和光电元件分别位于两侧，后者两者在同一侧。 圆光栅传感器，如径向光栅和切向光栅，利用莫尔条纹的形状变化进行高精度角度测量。径向光栅的莫尔条纹会随位置改变，表现出不同的倾斜方向，而切向光栅则产生环形莫尔条纹，尤其适合高精度角度分度。此外，环形光栅的辐射形莫尔条纹则提供了另一种测量方式，其条纹宽度随着位置变化，具有独特的优势。 实际应用中，光栅传感器被广泛用于各种精密设备，如精密仪器、机械加工、航空航天等领域，其高精度和可靠性是这些领域不可或缺的测量工具。双频激光干涉测量系统结合了激光的高稳定性和光栅的高精度，能够实现更高级别的测量性能，是现代工业制造中的核心技术之一。