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光柵傳感器的工作原理

分類：技術(shù)中心 1748人瀏覽 2017-02-24

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光柵式傳感器（optical grating transducer）指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線密度為 10～100線/毫米。由光柵形成的疊柵條紋具有光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測量精度。光柵傳感器通常作為測量元件應(yīng)用于程控、機(jī)床定位、長度和角度的計(jì)量儀器中，在機(jī)械振動(dòng)測量、變形測量等領(lǐng)域也有應(yīng)用。

如圖所示為光柵式萬能測長儀的工作原理圖。主光柵采用透射式黑白振幅光柵，光柵柵距W＝0.01μm，指示光柵采用四裂相光柵，照明光源采用紅外發(fā)光二極管TIL-23，其發(fā)光光譜為930nm～l000nm，接收用LS600光電三極管，兩光柵之間的間隙為0.02nm～0.035mm，由于主光柵和指、-?、cos?示光柵之間的透光和遮光效應(yīng)，形成莫爾條紋，當(dāng)兩塊光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，便可接收到周期性變化的光通量。利用四裂相指示光柵依次獲得sin 四路原始信號(hào)，以滿足辨向和消除共模電壓的需要。?和-cos?sin

                                                              圖為光柵式萬能測長儀的工作原理圖

       由光柵傳感器獲得的四路原始信號(hào)，經(jīng)差分放大器放大、移相電路分相、整形電路整形、倍頻電路細(xì)分、辨向電路辨向進(jìn)入可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，由顯示器顯示讀出。這是光柵式萬能測長儀從光柵傳感器輸出信號(hào)后讀出的整個(gè)邏輯，每步邏輯由相應(yīng)的電路來完成，通常采用大規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)以上功能。

       隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們已研制出帶微機(jī)的光柵數(shù)顯裝置。采用微機(jī)后，可使硬件數(shù)量大大減少，功能越來越強(qiáng)。

       顧名思義，光電式傳感器就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的一種器件，簡稱光電器件。要將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，必須經(jīng)過兩個(gè)步驟：一是先將非電量的變化轉(zhuǎn)化成光量的變化；二是通過光電器件的作用，將光量的變化轉(zhuǎn)化成電量的變化。這樣就實(shí)現(xiàn)了將非電量的變化轉(zhuǎn)化成電量的變化。

       由于光電器件的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，光電器件是有響應(yīng)速度快、可靠性較高、精度高、非接觸式、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，因此光電式傳感器在現(xiàn)代測量與控制系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛。總之，光纖光柵傳感器的應(yīng)用是一個(gè)方興未艾的領(lǐng)域，有著非常廣闊的發(fā)展前景。