光柵尺位移傳感器

光柵尺位移傳感器（簡稱光柵尺），是利用光柵的光學原理工作的測量反饋裝置。光柵尺位移傳感器經常應用于機床與現在加工中心以及測量儀器等方面，可用作直線位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應速度快的特點。例如，在數控機床中常用于對刀具和工件的坐標進行檢測，來觀察和跟蹤走刀誤差，以起到一個補償刀具的運動誤差的作用。

概述

光柵尺在現代工業(yè)的貢獻也是非常巨大的，不僅僅將現在加工精度進一步完善，更重要的是提高了現在加工時的工作效率。在現在中國加工業(yè)、制造業(yè)越來越成熟，對加工的精度越來越高的時候，在各種機床上，例如：銑床、磨床、車床、線切割、電火花等機床上都可以安裝光柵尺，其工作環(huán)境要求相對來說不是很苛刻，對操作者的使用來說也十分簡單。

需要說明的是，光柵尺只是一個反應裝置，它可以將位移量和位移方向通過信號輸出的方式反饋出來，但它不能直接顯示出來，它還需要一個顯示裝置，我們簡稱它為數顯顯示箱，也稱數顯表。只有當光柵尺和數顯表連接在一起的時候，才能正常的將數值反應給每一位操作者，因而，我們對于光柵尺的使用上面，還是要多了解，如果不是很專業(yè)的人員，需要知道一些專業(yè)性的知識，才能單獨使用光柵尺作為反饋裝置使用。

裝置分類

光柵尺位移傳感器按照制造方法和光學原理的不同，分為透射光柵和反射光柵。

透射光柵指的光源與接收裝置分別放置在光柵尺的兩側，通過接收光柵尺透過來的衍射光變化來反應位置變化。比較通用的是玻璃光柵。.

反射光柵指的是光源與接收裝置安裝在光柵尺的同一側，通過接收光柵尺反射回來的衍射光變化來反應位置變化。比較通用的有鋼帶光柵和玻璃光柵。.

裝置結構

光柵尺位移傳感器是由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床活動部件上，光柵讀數頭裝在機床固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數頭中。右圖所示的就是光柵尺位移傳感器的結構。

光柵檢測裝置

光柵檢測裝置結構：光柵檢測裝置的關鍵部分是光柵讀數頭，它由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調整機構等組成。光柵讀數頭結構形式很多，根據讀數頭結構特點和使用場合分為直接接收式讀數頭(或稱硅光電池讀數頭、鏡像式讀數頭、分光鏡式讀數頭、金屬光柵反射式讀數頭

光柵檢測裝置

工作原理

常見光柵的工作原理都是根據物理上莫爾條紋的形成原理進行工作的。當使指示光柵上的線紋與標尺光柵上的線紋成一角度來放置兩光柵尺時，必然會造成兩光柵尺上的線紋互相交叉。在光源的照射下，交叉點近旁的小區(qū)域內由于黑色線紋重疊，因而遮光面積最小，擋光效應最弱，光的累積作用使得這個區(qū)域出現亮帶。相反，距交叉點較遠的區(qū)域，因兩光柵尺不透明的黑色線紋的重疊部分變得越來越少，不透明區(qū)域面積逐漸變大，即遮光面積逐漸變大，使得擋光效應變強，只有較少的光線能通過這個區(qū)域透過光柵，使這個區(qū)域出現暗帶，從而便形成了我們所見到的摩爾條紋。

莫爾條紋

以透射光柵為例，當指示光柵上的線紋和標尺光柵上的線紋之間形成一個小角度θ，并且兩個光柵尺刻面相對平行放置時，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” (右圖所示)。嚴格地說，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。

莫爾條紋

W=ω /2* sin（θ/2）=ω /θ 。