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THQGS-1型光栅传感器试验箱
THQGS-1型光栅传感器试验箱
天煌科技1天煌教仪
天煌科技
1
天煌教仪
目录
TOC\o“1-1“\h\z\u\l“_TOC_250002“前言 1
\l“_TOC_250001“THQGS-1型光栅传感器试验箱试验指导书 2
\l“_TOC_250000“THQGS-1型光栅传感器试验箱使用说明书 12
前言
光栅应用于技术领域已有一百多年的历史。早期人们是利用光栅的衍射效应进展光谱分析和光波长的测量,到了20世纪50年月人们才开头利用光栅的莫尔条纹现象进展周密测量,从而消灭了光栅传感器。光栅传感器具有很多优点,如测量精度高。在圆分度和角位移测量方面,一般认为光栅传感器是精度最高的一种,可实现大量程测量兼有高区分率;可实现动态测量,易于实现测量及数据处理的自动化;且具有较强的抗干扰力量等。因此近些年来,光栅传感器在周密测量领域中的应用得到了快速进展。
THQGS-1型光栅传感器试验箱
THQGS-1型光栅传感器试验箱
天煌科技2天煌教仪
天煌科技
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天煌教仪
一、试验目的
THQGS-1型光栅传感器试验箱试验指导书
光栅传感器测量位移试验
了解光栅传感器测量位移的原理。
学习光栅传感器测量位移的方法。
加深对莫尔条纹形成的光学原理、位移放大作用和误差平均效应的理解。二、试验设备
THQGS-1型光栅传感器试验箱。三、试验原理
根本工作原理
在玻璃尺、玻璃盘或金属上类似于刻线标尺或度盘那样,进展长刻线〔一盘为10~12mm〕的密集刻划,得到如图1〔a〕或〔b〕所示的黑白一样、间隔细小的条纹,没有刻划的白处透光,刻划的黑处不透光,这种具有周期性的刻线分布的光学元件称为光栅。光栅上的刻线称为栅线,栅线的宽度为a,缝隙宽度为b,一般都取a=b,而W=a+b,W称为光栅的栅距〔也称光栅常数或光栅的节距〕,它是光栅的重要参数。
(a)
(b)
图1 光栅栅线放大图
光栅传感器是由光源、透镜、主光栅、指示光栅和光电元件构成的,而光栅是光栅传感器的主要部件,如图2所示。光栅传感器的根本工作原理是用光栅的莫尔条纹现象进展测量的。取两块光栅栅距一样的光栅,其中光栅3为主光栅、光栅4为指示光栅,指示光栅比主光栅要
短,这两者刻面相对,中间留有很小的间隙d,便组成了光栅副。将其置于由光源1和透镜2形成的平行光束的光路中,假设两光栅栅线之间有很小的夹角θ,则在近似垂直于栅线方向上就显现出比栅线W宽得多的明暗相间的条纹6,这种由光栅重叠形成的光学图案称为莫尔条纹,其信号光强分布如图2中曲线7所示。中间为亮带,上下为两条暗带。当主光栅沿垂直于栅线的x方向每移动过一个栅距W时,莫尔条纹近似沿栅线方向移过一个条纹间距。用光电元件5接收莫尔条纹信号,经电路处理后计数器计数可得主光栅移动的距离。
图2 光栅传感器的构成原理图
对于波长为?的光源来说,要求光栅副间的间距d=W
电接收元件一般承受光电池和光敏三极管。
光栅的种类
2/?;光源一般承受钨丝灯泡;光
光栅的种类很多,假设按工作原理分,有物理光栅和计量光栅两种,前者用于光谱仪器,作色散元件,后者主要用于周密测量和周密机械的自动掌握中。而计量光栅按其用途可分为长光栅和圆光栅两类。计量光栅的分类如图3所示。
图3 计量光栅的分类
长光栅
长光栅主要用于测量长度或直线位移,它的刻线相互平行,条纹密度有每毫米25、50、100、
250条等。依据栅线形式的不同长光栅分为黑白光栅和闪耀光栅。黑白光栅是指只对入射光波的振幅或光强进展调制的光栅,所以也称幅值光栅或振幅光栅。图4所示的透射光栅就是黑白
光栅的一种。闪耀光栅是对入射光波的相位进展调制,也称相位光栅。闪耀光栅的线槽断面分对称型和不对称型两种。
图4 黑白透射长光栅
依据光线的走向,长光栅又分为透射光栅和反射光栅。透射光栅是将栅线刻制在透亮的玻璃上,反射光栅的栅线则刻制在具有强反射力量的金属〔如不锈钢或玻璃镀金属膜〕上。
圆光栅
圆光栅是把细条纹刻在玻璃圆盘上,也称光栅盘,主要用透射的,主要用来测量角度或角位移。圆光栅的构造如图5所示。依据刻划的方向,可分为两种,一种是径向光栅,其栅线的延长线全部通过光栅盘的圆心。另一种是切向光栅,其全部栅线与一个和光栅盘同心的小圆相切,此小圆直径很小,只有零点几到几个毫米,适用于精度要求较高的场合。径向光栅、切向光栅如图6所示。
图5 圆光栅构造图
THQGS-1
THQGS-1型光栅传感器试验箱
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5
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〔a〕径向光栅 〔b〕切向光栅图6 径向光栅、切向光栅
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