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數(shù)顯光柵尺原理與結(jié)構(gòu)

更新時(shí)間:2016-09-28 點(diǎn)擊次數(shù):2399
     數(shù)顯光柵尺原理與結(jié)構(gòu)
    數(shù)顯光柵尺是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床固定部件上,光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床活動(dòng)部件上,指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。
    光柵檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)光柵檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭,它由光源、會(huì)聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)形式很多,根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場(chǎng)合分為直接接收式讀數(shù)頭(或稱硅光電池讀數(shù)頭、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭、金屬光柵反射式讀數(shù)頭)。
    工作原理:莫爾條紋
    以透射光柵為例,當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個(gè)小角度θ,并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí),在光源的照射下,位于幾乎垂直的柵紋上,形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋” 。嚴(yán)格地說,莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度,以W表示。
    W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ 。[1]
    莫爾條紋具有以下特征:
    (1)莫爾條紋的變化規(guī)律
    兩片光柵相對(duì)移過一個(gè)柵距,莫爾條紋移過一個(gè)條紋距離。由于光的衍射與干涉作用,莫爾條紋的變化規(guī)律近似正(余)弦函數(shù),變化周期數(shù)與光柵相對(duì)位移的柵距數(shù)同步。
    (2)放大作用
    在兩光柵柵線夾角較小的情況下,莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω、柵線角θ之間有下列關(guān)系。式中,θ的單位為rad,W的單位為mm。由于傾角很小,sinθ很小,則
    W=ω /θ
    若ω =0.01mm,θ=0.01rad,則上式可得W=1,即光柵放大了100倍。
    (3)均化誤差作用
    莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成,例如每毫米100線的光柵,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋,這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了,消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。
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