光(guang)柵尺的(de)工(gong)作原(yuan)理(li)介(jie)紹

　　光(guang)柵尺的(de)工(gong)作原(yuan)理(li)：莫(mo)爾條(tiao)紋，以(yi)透射光(guang)柵為(wei)例，當指(zhi)示光(guang)柵上的(de)線紋(wen)和(he)標(biao)尺(chi)光(guang)柵上的(de)線紋(wen)之間(jian)形成(cheng)壹個(ge)小角度(du)θ，並且兩個(ge)光(guang)柵尺刻(ke)面相對(dui)平(ping)行放(fang)置(zhi)時(shi)，在(zai)光(guang)源(yuan)的(de)照射下(xia)，位於(yu)幾乎(hu)垂直的(de)柵紋(wen)上，形成(cheng)明(ming)暗相間(jian)的(de)條紋(wen)。這種(zhong)條紋(wen)稱為(wei)“莫(mo)爾條(tiao)紋”(右(you)圖(tu)所(suo)示)。嚴(yan)格地(di)說，莫(mo)爾條(tiao)紋排(pai)列的(de)方向(xiang)是(shi)與兩(liang)片(pian)光(guang)柵線紋(wen)夾(jia)角的(de)平分線相垂直。莫(mo)爾條(tiao)紋中(zhong)兩條亮(liang)紋或兩條(tiao)暗紋(wen)之(zhi)間(jian)的(de)距離稱為(wei)莫(mo)爾條(tiao)紋的(de)寬度(du)，以(yi)W表(biao)示。

　　光(guang)柵測(ce)量(liang)位移(yi)的(de)實(shi)質是以光(guang)柵柵距(ju)為(wei)壹把(ba)標(biao)準尺子對(dui)位稱(cheng)量(liang)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。高分辨率的(de)光(guang)柵尺壹(yi)般造價(jia)較貴(gui)，且制造(zao)困難(nan)。為(wei)了提高系統(tong)分辨率，需(xu)要對(dui)莫(mo)爾條(tiao)紋進(jin)行(xing)細(xi)分，目前光(guang)柵尺傳(chuan)感器系(xi)統(tong)多(duo)采用(yong)電(dian)子細(xi)分方法(fa)。當兩(liang)塊光(guang)柵以微(wei)小傾(qing)角重疊(die)時(shi)，在(zai)與(yu)光(guang)柵刻(ke)線(xian)大致(zhi)垂直的(de)方向(xiang)上就會產(chan)生(sheng)莫(mo)爾條(tiao)紋，隨著光(guang)柵的(de)移(yi)動，莫(mo)爾條(tiao)紋也(ye)隨之上下移(yi)動。這樣就(jiu)把(ba)對(dui)光(guang)柵柵距(ju)的(de)測(ce)量(liang)轉(zhuan)換(huan)為(wei)對(dui)莫(mo)爾條(tiao)紋個(ge)數(shu)的(de)測(ce)量(liang)。

　　在壹(yi)個(ge)莫(mo)爾條(tiao)紋寬度(du)內，按照壹定間(jian)隔放置(zhi)4個(ge)光(guang)電(dian)器(qi)件就(jiu)能實(shi)現(xian)電(dian)子細(xi)分與判向(xiang)功能。由(you)於(yu)位移(yi)是壹(yi)個(ge)矢(shi)量(liang)，即(ji)要(yao)檢測(ce)其(qi)大小，又(you)要(yao)檢測(ce)其(qi)方向(xiang)，因(yin)此至(zhi)少(shao)需(xu)要兩(liang)路相位不(bu)同的(de)光(guang)電(dian)信號。為(wei)了消(xiao)除(chu)共模幹擾(rao)、直(zhi)流分量和(he)偶次(ci)諧(xie)波(bo)，通常(chang)采用(yong)由低(di)漂移(yi)運(yun)放(fang)構成的(de)差分放大器(qi)。由(you)4個(ge)光(guang)敏器件(jian)獲(huo)得(de)的(de)4路光(guang)電(dian)信號分別(bie)送(song)到(dao)2只(zhi)差分放大器(qi)輸(shu)入(ru)端(duan)，從(cong)差分放大器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)兩路信號其(qi)相位差為(wei)π/2，為(wei)得到(dao)判向(xiang)和(he)計數(shu)脈沖，需(xu)對(dui)這兩(liang)路信號進(jin)行(xing)整(zheng)形(xing)，首(shou)先(xian)把(ba)它們整(zheng)形為(wei)占(zhan)空比為(wei)1：1的(de)方波(bo)。然(ran)後，通過對(dui)方波(bo)的(de)相位進(jin)行(xing)判別(bie)比較，就(jiu)可(ke)以等(deng)到光(guang)柵尺的(de)移(yi)動方向(xiang)。通過對(dui)方波(bo)脈沖進(jin)行(xing)計數(shu)，可以等(deng)到(dao)光(guang)柵尺的(de)位移(yi)和(he)速(su)度(du)。