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光栅尺的工作原理 光栅尺是通过莫尔条纹原理,通过光电转换,以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器. GBC系列光栅尺是由读数头、主尺和接口组成。玻璃光栅上均匀地刻有透光和小透光的线条,栅线为50线对/mm,其光栅栅距为0.02mm,采用四细分后便可得到分辩率为5μm的计数脉冲。一般情况卜,线条数按所测精度刻制,为了判别出运动方向,线条被刻成相位上相差90°的两路。当读数头运动时,接口电路的光电接收器分别产生A相和B相两路相位相差90°的脉冲波.输出信号再经过数显系统细分处理,分辨率是光栅周期除以信号细分数,经过电子信号细分处理分辨率可为5um或1um。 莫尔条纹 以透射光栅为例,当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ,并且两个光栅尺刻面相对平行放置时,在光源的照射下,位于几乎垂直的栅纹上,形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹” (右图所示)。严格地说,莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度,以W表示。 莫尔条纹 W=ω /2* sin(θ/2)=ω /θ 。 莫尔条纹具有以下特征: (1)莫尔条纹的变化规律 两片光栅相对移过一个栅距,莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用,莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数,变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。 (2)放大作用 在两光栅栅线夹角较小的情况下,莫尔条纹宽度ω和光栅栅距W、栅线角θ之间有下列关系。式中,θ的单位为rad,W的单位为mm。由于倾角很小,sinθ很小,则 W=ω /θ 若ω =0.01mm,θ=0.01rad,则上式可得W=1,即光栅放大了100倍。