光柵的基本工作原理
1、莫爾條紋
光柵是利用莫爾條紋現(xiàn)象來進行測量的。所謂莫爾(Moire),上財門戶法文的原意是水面上產(chǎn)生的波紋。莫爾條紋是指兩塊光柵疊合時,出現(xiàn)光的明暗相間的條紋,從光學原理來講,如果光柵柵距與光的波長相比較是很大的話,就可以按幾何光學原理來進行分析。圖1所示為兩塊柵距相等的光柵疊合在一起,并使它們的刻線之間的夾角為θ時,這時光柵上就會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋,這就是莫爾條紋。
2、辨向原理
在實際應用中,被測物體的移動方向往往不是固定的。無論主光柵向前或向后移動,在一固定點觀察時,莫爾條紋都是作明暗交替變化。因此,只根據(jù)一條莫爾條紋信號,就無法判別光柵移動方向,陸遜梯卡也就不能正確測量往復移動時的位移。為了辨向,需要兩個一定相位差的莫爾條紋信號。
3、細分技術
當光柵相對移動一個柵距W,則莫爾條紋移過一個間距B,與門輸出一個計數(shù)脈沖。這樣其分辨率為W。為了能分辨比W更小的位移量,就必須對電路進行處理,使之能在移動一個W內等間距地輸出若干個計數(shù)脈沖,這種方法就稱為細分。由于細分后計數(shù)脈沖的頻率提高了,故又稱為倍頻。通常采用的細分方法有四倍頻細分、電橋細分、復合細分等。
4、光柵數(shù)顯裝置
光柵數(shù)顯裝置的結構示意圖和電路原理框圖如圖2所示。在實際應用中對于不帶微處理器的光柵數(shù)顯裝置,完成有關功能的電路往往由一些大規(guī)模(LSI)芯片來實現(xiàn),下面簡要介紹國產(chǎn)光柵數(shù)顯裝置的LSI芯片對應完成的功能。這套芯片共分三片,另外再配兩片驅動器和少量的電阻、,即可組成一臺光柵數(shù)顯表。
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