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详细WTB5光栅尺的工作原理

时间:2016-09-13 点击次数:1794
 WTB5光栅尺是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的,当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度 来放置两光栅尺时,必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。在光源的照射下,交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠,因而遮光面积zui小,挡光效应zui弱,光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反,距交叉点较远的区域,因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少,不透明区域面积逐渐变大,即遮光面积逐渐变大,使得挡光效应变强,只有较少的光线能通过这个区域透过光栅,使这个区域出现暗带。这些与光栅线纹几乎垂直,相间出现的亮、暗带就是莫尔条纹。莫尔条纹具有以下性质:
1、当用平行光束照射光栅时,透过莫尔条纹的光强度分布近似于余弦函数。
2、若用W表示莫尔条纹的宽度,d表示光栅的栅距,θ表示两光栅尺线纹的夹角,则它们之间的几何关系为W=d/sin当 角很小时,上式可近似写W=d/θ
若取d=0.01mm,θ=0.01rad,则由上式可得W=1mm。这说明,无需复杂的光学系统和电子系统,利用光的干涉现象,就能把光栅的栅距转换成放大100倍的莫尔条纹的宽度。这种放大作用是光栅的一个重要特点。
3、由于莫尔条纹是由若干条光栅线纹共同干涉形成的,所以莫尔条纹对光栅个别线纹之间的栅距误差具有平均效应,能消除光栅栅距不均匀所造成的影响。
4、莫尔条纹的移动与两光栅尺之间的相对移动相对应。两光栅尺相对移动一个栅距d,莫尔条纹便相应移动一个莫尔条纹宽度W,其方向与两光栅尺相对移动的方向垂直,且当两光栅尺相对移动的方向改变时,莫尔条纹移动的方向也随之改变。
根据上述莫尔条纹的特性,假如我们在莫尔条纹移动的方向上开4个观察窗口A,B,C,D,且使这4个窗口两两相距1/4莫尔条纹宽度,即W/4。由上述讨论可知,当两光栅尺相对移动时,莫尔条纹随之移动,从4个观察窗口A,B,C,D可以得到4个在相位上依次超前或滞后(取决于两光栅尺相对移动的方向)1/4周期(即π/2)的近似于余弦函数的光强度变化过程,用 表示,见图4-9(c)。若采用光敏元件来检测,光敏元件把透过观察窗口的光强度变化 转换成相应的电压信号,设为 。根据这4个电压信号,可以检测出光栅尺的相对移动。更多关于WTB5光栅尺的信息,本公司!

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