第三节 光栅传感器 光栅的类型和结构 计量光栅可分为透射式光栅和反射 式光栅两大类，均由光源、光栅副、光 敏元件三大部分组成。计量光栅按形状 又可分为长光栅和圆光栅。 2023/7116
2023/7/16 1 第三节 光栅传感器 一、光栅的类型和结构 计量光栅可分为透射式光栅和反射 式光栅两大类，均由光源、光栅副、光 敏元件三大部分组成。计量光栅按形状 又可分为长光栅和圆光栅
光栅的外形及结构 尺身 尺身安装孔防尘保护罩的内部为长磁栅 反射式扫描头 (与移动部件固定) 扫描头安装孔 可移动电缆 2023/7/16 2
2023/7/16 2 尺身 尺身安装孔 反射式扫描头 （与移动部件固定） 扫描头安装孔 可移动电缆 光栅的外形及结构 防尘保护罩的内部为长磁栅
光栅的外形及结构（续） 可移动电缆 扫描头（与移动部件固定） 光栅尺 2023/7/16 3
2023/7/16 3 可移动电缆 扫描头（与移动部件固定） 光栅尺 光栅的外形及结构（续）
反射式光栅 光电二极管接收器 红外光源(IRED) 透镜 参考点标志 刻线轨迹 刻线钢带 栅格 2023/7/16
2023/7/16 4 反射式光栅
透射式光栅 红外光源(IRED) 栅格 刻线玻璃 刻线轨迹 参考点标志 光电二极管接收器 2023/7/16 5
2023/7/16 5 透射式光栅
透射式圆光栅 光电二极管接收器 栅格 透镜 红外光源(IRED》 固定 刻度盘 参考点标志 2023/7/16
2023/7/16 6 透射式圆光栅 固定
莫尔条纹的光学放大作用 在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠 合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹 角0。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两 光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。 指示光 主光柳 L≈WW8, (0为主光栅和 指示光栅刻线的 夹角，弧度) 光栅的刻线宽度W莫尔条纹的宽度L 2023/7/16
2023/7/16 7 莫尔条纹的光学放大作用 在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠 合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹 角θ。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两 光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。 光栅的刻线宽度W 莫尔条纹的宽度L L≈W/θ ， （θ为主光栅和 指示光栅刻线的 夹角，弧度）
莫尔条纹演示 2023/7/16
2023/7/16 8 莫尔条纹演示
莫尔条纹光学放大作用 举例 有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与 指示光栅的夹角0=1.8°，则： 分辨力4=栅距W=1mm/50=0.02mm=20μm (由于栅距很小，因此无法观察光强的变化) 莫尔条纹的宽度是栅距的32倍： L≈W10=0.02mm/(1.8°*3.14/180°) =0.02mm/0.0314=0.637mm 由于较大，因此可以用小面积的光电池“观察” 莫尔条纹光强的变化。 2023/7/16 9
2023/7/16 9 莫尔条纹光学放大作用 举例 有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与 指示光栅的夹角 =1.8，则： 分辨力 =栅距W =1mm/50=0.02mm=20m （由于栅距很小，因此无法观察光强的变化） 莫尔条纹的宽度是栅距的32倍： L ≈W/θ = 0.02mm/（1.8 *3.14/180 ） = 0.02mm/0.0314 = 0.637mm 由于较大，因此可以用小面积的光电池“观察” 莫尔条纹光强的变化
光栅的输出信号(TTL) TTL信号 余弦信号 VA (超前) VB 正弦信号 零位信号 2023/7/16 10
2023/7/16 10 光栅的输出信号（TTL） 余弦信号 （超前） 正弦信号 零位信号