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光栅传感器工作原理介绍

供稿:中国工控网 2017/11/7 9:44:16

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  • 关键词: 光栅传感器 传感器
  • 摘要:本文对光栅传感器的概念及工作原理进行了详细介绍,供学习参考。

  光栅式传感器(optical grating transducer)指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线,刻线密度为 10~100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应,因而能提高测量精度。光栅传感器通常作为测量元件应用于程控、机床定位、长度和角度的计量仪器中,在机械振动测量、变形测量等领域也有应用。 

  如图所示为光栅式万能测长仪的工作原理图。主光栅采用透射式黑白振幅光栅,光栅栅距W=0.01μm,指示光栅采用四裂相光栅,照明光源采用红外发光二极管TIL-23,其发光光谱为930nm~l000nm,接收用LS600光电三极管,两光栅之间的间隙为0.02nm~0.035mm,由于主光栅和指 、-、cos示光栅之间的透光和遮光效应,形成莫尔条纹,当两块光栅相对移动时,便可接收到周期性变化的光通量。利用四裂相指示光栅依次获得sin 四路原始信号,以满足辨向和消除共模电压的需要。

光栅式万能测长仪的工作原理图

  由光栅传感器获得的四路原始信号,经差分放大器放大、移相电路分相、整形电路整形、倍频电路细分、辨向电路辨向进入可逆计数器计数,由显示器显示读出。这 是光栅式万能测长仪从光栅传感器输出信号后读出的整个逻辑,每步逻辑由相应的电路来完成,通常采用大规模集成电路来实现以上功能。

  随着微机技术的不断发展,目前人们已研制出带微机的光栅数显装置。采用微机后,可使硬件数量大大减少,功能越来越强。  顾名思义,光电式传感器就是将光信号转化成电信号的一种器件,简称光电器件。要将光信号转化成电信号,必须经过两个步骤:一是先将非电量的变化转化成光量的变化;二是通过光电器件的作用,将光量的变化转化成电量的变化。这样就实现了将非电量的变化转化成电量的变化。  由于光电器件的物理基础是光电效应,光电器件是有响应速度快、可靠性较高、精度高、非接触式、结构简单等特点,因此光电式传感器在现代测量与控制系统中,应用非常广泛。总之,光纤光栅传感器的应用是一个方兴未艾的领域,有着非常广阔的发展前景。

审核编辑(王静)
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