光栅式传感器的特点以及具体应用分析

　　在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线（一般为10〜12mm）的密集刻划，得到如下图所示的黑白相间间隔细小的条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的发黑处不透光，这就是光栅。

　　图 栅线放大图

　　实际上，光栅很早就被人们发现了，但应用于技术领域只有一百多年的历史。早期，人们利用光栅的衍射效应进行光谱分析和光波波长的测定。到了20世纪50年代，人们开始利用光栅的莫尔条纹现象进行精密测量，从而出现了光栅式传感器。现在人们把这种光栅称为计量光栅，以示区别于其他的光栅。最近一些年，光栅式传感器在精密测量领域中的应用得到了迅速的发展。

　　光栅式传感器有如下特点：

　　•精度髙。光栅式传感器在大量程测量长度或直线位移方面仅仅低于激光干涉传感器。

　　在圆分度和角位移测量方面，一般认为光栅式传感器是精度最髙的一种。

　　•大量程测量兼有髙分辨力。感应同步器和磁栅式传感器也具有大量程测量的特点，但分辨力和精度都不如光栅式传感器。

　　•可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化。

　　•具有较强的抗干扰能力，对环境条件的要求不像激光干涉传感器那样严格，但不如感应同步器和磁栅式传感器的适应性强，油污和灰尘会影响它的可靠性。因此，主要适用于实验室条件下工作，也可在环境较好的车间中使用。

　　•高精度光栅的制作成本高。

　　光栅式传感器在几何量测量领域中多用于测量长度（或直线位移）和角度（或角位移）。具体应用有如下几个方面：

　　•长度和角度的精密计量仪器。如线值计量的工具显微镜、测长仪、比长仪，以及三坐标测量机等；角度计量的分度头、圆转台，以及度盘检验仪等。

　　•位移量同步比较动态测量仪器。如测量线位移和角位移的渐开线齿形检査仪、丝杠动态检査仪，以及测量角位移和角位移的齿形单面啮合检査仪、传动链测量仪等。在这类仪器中，测量角位移绝大多数用光栅式传感器，测量线位移也多数用光栅式传感器。

　　•髙精度机床上的线位移和角位移测量。如高精度的光学坐标镗床、长刻线机和圆刻线机等。

　　•数控机床上的位移测量。当前在数控机床的检测系统中，光栅式传感器用得很普遍，如数控车床、数控铣床，以及数控滚齿机等。

　　•其他应用。如在测量振动、速度、加速度、重量、应力和应变等方面也将光栅作为检测元件使用。

　　目前，应用光栅式传感器测量长度，精度最高可达到0.5-3μm/3000 mm，分辨力可达0.1μm，测量角度的精度最髙可达0.15"，分辨力能做到0.1"甚至更小。

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