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光柵尺位移傳感器之莫爾條紋的介紹

2018-12-11 2211次瀏覽 來源:網絡

  光柵尺位移傳感器之莫爾條紋的介紹

  光柵尺位移傳感器,由主光柵、指示光柵、光源和光電器件等組成。

光柵尺位移傳感器

  主光柵固定在被測物體上,它隨被測物體的直線位移而產生移動,其長度取決于測量范圍,指示光柵相對于光電元件固定。當主光柵產生位移時,莫爾條紋便隨著產生位移。

  用光電器件記錄莫爾條紋通過某點的數目,便可知主光柵移動的距離,也就測得了被測物體的位移量。

  由大量等寬等間距的平行狹縫組成的光學器件稱為光柵。

  用玻璃制成的光柵稱為透射光柵,它是在透明玻璃上刻出大量等寬等間距的平行刻痕,每條刻痕處是不透光的, 而兩刻痕之間是透光的。光柵的刻痕密度一般 為每厘米10、25、50、*線??毯壑g的距離為柵距W。

  光柵尺位移傳感器之莫爾條紋的簡介

  如果把兩塊柵距W相等的光柵面平行安裝,且讓它們的刻痕之間有較小的夾角0時,這時光柵上會出現若千條明暗相間的條紋,這種條紋稱莫爾條紋。

  莫爾條紋是光柵非重合部分光線透過而形成的亮帶,它由一系列四棱形圖案組成。

  莫爾條紋是18世紀法國研究人員莫爾先生首先發現的一種光學現象。從技術角度上講,莫爾條紋是兩條線或兩個物體之間以恒定的角度和頻率發生干涉的視覺結果。當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時,只能看到干涉的花紋,這種光學現象中的花紋就是莫爾條紋。

  光柵尺位移傳感器之莫爾條紋的原理與應用

  1874年,英國物理學家瑞利首先揭示出了莫爾條紋圖案的科學和工程價值,指出了借觀察莫爾條紋的移動來測量光柵相對位移的可能性,為在物理光柵的基礎上發展出計量光柵的分支奠定了理論基礎。

  莫爾條紋是光柵位移精密測量的基礎,在實際應用中由兩個空間頻率相近的周期性光柵圖形疊加而形成的光學條紋就是莫爾條紋,可以由遮光效應、衍射效應和干涉效應等多種原理產生。莫爾條紋的科學含義是指兩個周期性結構圖案重疊時所產生的差頻或拍頻圖案,例如兩個周期相同的光柵以一個小角度相互傾斜重疊后所產生的莫爾條紋,如圖所示。

  現代光柵是用精密的刻畫機在玻璃或金屬片上刻劃而成的,光柵相鄰刻劃之間的距離稱為光柵柵距,亦稱光柵節距或光柵常數,光柵柵距是位移測量的基準。

  莫爾條紋應用**的領域是光柵位移測量,根據莫爾條紋原理可以實現直線位移和角位移的靜態、動態測量,基于莫爾條紋數量與位移的關系實現精密位移測量,能夠滿足接觸、非接觸、小量程、大量程、一維、多維等各種需求的測量與控制反饋,*應用在程控、數控機床和三坐標測量機、精密測量與定位、超精密加工、微電子IC制造、地震預測、質量檢測、納米材料、機器人、MEMS、振動檢測等眾多領域。


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