测量光栅,本质上是一种基于莫尔条纹技术和光电效应的高精度、非接触式光学测量传感器。它主要用于检测物体的位移、位置、角度、速度等几何量,精度可达微米(μm)甚至纳米(nm)级别。
它的核心原理与普通的光电传感器(对射式传感器)类似,但其内部结构和信号处理方式要复杂得多,因此能实现精确的测量而非简单的有无判断。
测量光栅的工作原理可以分解为三个关键部分:
发光与受光:
系统由一个主光栅(标尺光栅) 和一个指示光栅(扫描光栅) 组成。
指示光栅内部有一个发光单元,发射出均匀的平行光。
主光栅内部有一个接收单元,由一系列精密排列的光电元件(如光敏二极管阵列)组成。
莫尔条纹的形成:
主光栅和指示光栅上都刻有密集的、间距相等的平行线条(栅线),通常每毫米有几十到上百条线。
当两片光栅以微小夹角重叠时,由于光的干涉效应,会产生明暗相间的条纹,即莫尔条纹。
关键特性: 当指示光栅相对于主光栅移动一个很小的栅线距离(例如 10 μm)时,莫尔条纹会在垂直方向上移动一个很大的距离(例如 1 mm)。这种 “位移放大” 效应是光栅能实现高精度测量的基础。




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