内工大 测试技术 第五章位移测量课件

1、第五章第五章 运动参量测量运动参量测量第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 电阻式传感器是一种把被测量转换为电阻变化的传感器，分为变阻器式变阻器式和电阻应变式电阻应变式两类。第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 一、变阻器式传感器一、变阻器式传感器AlR如果电阻丝直径和材质一定时，则电阻值随导线长度而变化。第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 常用变阻器式传感器有直线位移型、角位移型和非线性型等。第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 直线位移型：直线位移型： c点与A点之间电阻值：电阻值：R=kix 灵敏度：灵敏度：S=dR/dx=ki 单位长度

2、内的电阻值。第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 回转型回转型 灵敏度：灵敏度： k单位弧度对应的电阻值。kddRS 非线性型（函数电位器）非线性型（函数电位器）第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 drRxx0 xSzRx第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 例如，被测量z(x)Cx2，则有：表明，变阻器骨架应做成直角三角形，斜边的斜率为k，k=2SC。 如果输出要求为z(x)Cx3，同理可得： r(x)3Cx2，则应采用抛物线形骨架。 20SCxdrRxx kxSCxxr 2第一节第一节 电阻式传感器电阻式传感器 pLppyxxRRxxuu10后续电路第一节第一节 电阻式传感器电阻式

3、传感器 电阻式传感器电阻式传感器 优点优点：结构简单，性能稳定，使用方便。 缺点缺点：分辨力不高，很难优于20m。有较大的噪声。 用途：用途：用于线位移、角位移测量。第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 电容式传感器是将被测物理量转换为电容量变化的电容式传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置。它实质上是一个具有可变参数的电容器。装置。它实质上是一个具有可变参数的电容器。 把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由它的敏感部分

4、就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。若忽略边缘效两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。若忽略边缘效应，平板电容器的电容为应，平板电容器的电容为AA，式中，式中为极间介质的介电常为极间介质的介电常数，数，A A为两电极互相覆盖的有效面积为两电极互相覆盖的有效面积,为两电极之间的距离。为两电极之间的距离。、A A、 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。变化

5、型三类。 一、工作原理：一、工作原理：第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 AC0分类：分类：极距变化型、面积变化型和介质变化型三类。有的书上（A=S;=d）第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 AC0201AddCS二、极距变化型二、极距变化型为减小线性误差，一般取为减小线性误差，一般取1 . 002. 0/0第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 设动极板未动时极距为 ，初始电容量为 00C00AC 当动极板上移 ，电容量为0000/11CACC第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 时，0)()(1 3020000CC时，忽略高次项当1/000CC与 近似呈线性关系 C%100/)/

6、(0020一般取1 . 002. 0/0非线性度误差：非线性度误差： 较大较大 第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 差动式结构 )()(1 )()(1 30200023020001CCCC)(2)(2300021CCCC第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 忽略高次项，经整理得002CC其非线性误差为%100)(/)/(20030接成差动结构后：接成差动结构后：灵敏度提高了一倍，而且非线性误差减小了一个数量级。 第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 第三章第三章 传感器技术传感器技术将传感器接成将传感器接成“差动差动”形式，其主要优点有：形式，其主要优点有：提高灵敏度；改善非线性；消除

7、信号中的共模干扰，抑制温漂。 第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 第三章第三章 传感器技术传感器技术 优点：优点：可进行动态非接触式测量，对被测系统的可进行动态非接触式测量，对被测系统的影响小；灵敏影响小；灵敏度高，适用于较小位移度高，适用于较小位移(0.01m一数一数百微米百微米)的测量。的测量。 缺点：缺点：有线性误差；杂散电容对灵敏度和测量精有线性误差；杂散电容对灵敏度和测量精确度有影响，与之配合使用的电子线路较复杂。确度有影响，与之配合使用的电子线路较复杂。第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 第三章第三章 传感器技术传感器技术三、面积变化型三、面积变化型 一般常用的有角位移型和

8、线位移型两种。一般常用的有角位移型和线位移型两种。 (a)角位移式 (b)平面线位移式 (c)圆柱体线位移型 图3-6变面积式电容传感器 第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 第三章第三章 传感器技术传感器技术22rA22rC 常数22rdAdCS第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 )(xabC常数bdxdCS第二节第二节 电容式传感器电容式传感器 )/ln(20dDLC)1 ()/ln()(201LxCdDxLC常数LCdxdCS01变面积型变面积型优点优点是输出与输入成线性关系。但与极距变化型相比，是输出与输入成线性关系。但与极距变化型相比，灵敏度较低，适用于较大直线位移及角位移的测

9、量。灵敏度较低，适用于较大直线位移及角位移的测量。第三节第三节 电感式传感器电感式传感器第三节第三节 电感式传感器电感式传感器 电感式传感器是把被测量转换为电感量变化的一电感式传感器是把被测量转换为电感量变化的一种装置。其变换是基于电磁感应原理。种装置。其变换是基于电磁感应原理。 电感是指线圈在磁场中活动时，所能感应到的电电感是指线圈在磁场中活动时，所能感应到的电流的强度，单位是流的强度，单位是“亨利亨利”（H H）。）。 按照变换方式的不同可分为按照变换方式的不同可分为自感型自感型(包括可变磁阻包括可变磁阻式与涡流式式与涡流式)与与互感型互感型(差动变压器式差动变压器式)。第三节第三节 电感

10、式传感器电感式传感器自感性：当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产自感性：当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（电动势用以表示有源元件理想电源的端电应电动势（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压）。压）。互感性：两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的互感性：两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取

11、决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。合的程度。 第三节第三节 电感式传感器电感式传感器mRNL2 002AAlRm 002ARm一、自感型一、自感型 1.可变磁阻式可变磁阻式 2002ANL 第三节第三节 电感式传感器电感式传感器20022 AWS 灵敏度灵敏度为了减小线性误差，为了减小线性误差，通常规定在较小间隙通常规定在较小间隙范 围 内 工 作 。范 围 内 工 作 。第三节第三节 电感式传感器电感式传感器时时当当衔衔铁铁上上移移 2020002200022002)/1(2)(22 ANANANS。小小位位移移的的测测量量，约约为为，

12、这这种种传传感感器器适适用用于于较较成成线线性性关关系系。一一般般取取入入近近似似于于定定值值，输输出出与与输输时时，当当mmS1001. 01 . 0/, 1/100 第三节第三节 电感式传感器电感式传感器（a）变导磁面积型变导磁面积型 (b) (b) 差动型差动型 (c(c）单螺线管线圈型）单螺线管线圈型 (d) (d) 双螺线管线圈型双螺线管线圈型图图3-13 可变磁阻式电感传感器典型结构可变磁阻式电感传感器典型结构第三节第三节 电感式传感器电感式传感器第三节第三节 电感式传感器电感式传感器 2. 涡流式涡流式涡流大小与导体电导体电阻率阻率、磁导率磁导率以及产生交变磁场的线圈与被测体之间

13、距离距离x，线圈激励电激励电流 的 频 率流 的 频 率 f 有 关 。),(xfIrfZ第三节第三节 电感式传感器电感式传感器fr 5030 涡流穿透深度涡流穿透深度涡流传感器据激励频率分为涡流传感器据激励频率分为高频反射式高频反射式或或低频透射式低频透射式两类。两类。第三节第三节 电感式传感器电感式传感器（1） 高频反射式涡流传传感器高频反射式涡流传传感器1234561 线圈 2 框架 3 衬套4 支架 5 电缆 6 插头第三节第三节 电感式传感器电感式传感器（2） 低频透射式电涡流传感器低频透射式电涡流传感器第三节第三节 电感式传感器电感式传感器第三节第三节 电感式传感器电感式传感器电涡

14、流的应用电涡流的应用 干净、干净、高效的高效的电磁炉电磁炉第三节第三节 电感式传感器电感式传感器电磁炉内部的励磁线圈电磁炉内部的励磁线圈第三节第三节 电感式传感器电感式传感器电磁炉的工作原理电磁炉的工作原理第三节第三节 电感式传感器电感式传感器大直径电涡流探雷器大直径电涡流探雷器 转速测量 计数 测厚度 探伤 测振动 测温 测位移第三节第三节 电感式传感器电感式传感器二、互感器二、互感器( (差动变压器差动变压器) )dtdiMe112M互感互感(H),),其大小其大小与两线圈相对位置及周与两线圈相对位置及周 围介质的导磁能力等因围介质的导磁能力等因 素有关，它表明两线圈素有关，它表明两线圈之

15、间的耦合程度。之间的耦合程度。第三节第三节 电感式传感器电感式传感器第三节第三节 电感式传感器电感式传感器 差动变压器的输出电压是交流量，其幅值与铁心位差动变压器的输出电压是交流量，其幅值与铁心位移成正比，其输出电压如用交流电压表指示，移成正比，其输出电压如用交流电压表指示，输出值只输出值只能反映铁心位移的大小，不能反映移动的方向性能反映铁心位移的大小，不能反映移动的方向性。其次，。其次，交流电压输出存在一定的零点残余电压。交流电压输出存在一定的零点残余电压。 零点残余电压零点残余电压是由于两个次级线圈结构不对称，以是由于两个次级线圈结构不对称，以及初级线圈铜损、电阻、铁磁材质不均匀、线圈间分

16、布及初级线圈铜损、电阻、铁磁材质不均匀、线圈间分布电容等原因所形成。所以，即使铁心处于中间位置时，电容等原因所形成。所以，即使铁心处于中间位置时，输出也不为零。为此，差动变压器式传感器的后接电路输出也不为零。为此，差动变压器式传感器的后接电路形式，需要采用既能反映铁心位移方向性，又能补偿零形式，需要采用既能反映铁心位移方向性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。点残余电压的差动直流输出电路。第三节第三节 电感式传感器电感式传感器 图图321是一种用于小位移测量的差动相敏检波电路是一种用于小位移测量的差动相敏检波电路工作原理。在没有输入信号时，铁心处于中间位置，调节工作原理。在没有输入信号时

17、，铁心处于中间位置，调节电阻电阻R，使零点残余电压减小；当有输入信号时，铁心移，使零点残余电压减小；当有输入信号时，铁心移上或移下，其输出电压经交流放大、相放检波、滤波后得上或移下，其输出电压经交流放大、相放检波、滤波后得到直流输出，由表头指示输入位移量大小和方向。到直流输出，由表头指示输入位移量大小和方向。第三节第三节 电感式传感器电感式传感器 差动变压器式电感传感器具有精确度高差动变压器式电感传感器具有精确度高(高到高到0.1m数量级数量级)，线性范围大，线性范围大(可扩大到可扩大到100mm)，稳定度好和，稳定度好和使用方便的特点，被广泛应用于直线位移的测量。但其使用方便的特点，被广泛应

18、用于直线位移的测量。但其实际测量频率上限受制于传感器中所包含的机械结构。实际测量频率上限受制于传感器中所包含的机械结构。借助弹性元件可以将压力、重量等物理量转换成位移的借助弹性元件可以将压力、重量等物理量转换成位移的变化，故也将这类传感器用于压力、重量等物理量的测变化，故也将这类传感器用于压力、重量等物理量的测量。量。电感式传感器的应用 电感式传感器主要用于测量微位移，凡是能转换成位移量变化的参数，如压力、力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位等都可以用电感式传感器来进行测量。位移传感器的外形图它主要用于位移，振动，转速测量。传感器的前置放大器被集成安装在传感器壳体里，其输出信号与测量

19、位移成正比。在传感器测量量程内线性精度优于2%。电感接近开关应用：电感式传感器测液位差动变压器的应用 差动变压器传感器是将被测的非电量转换成线圈互感量变化，并且其次级绕组采用差动形式连接。 目前应用最多的是螺线管是差动变压器，它可以测量1100mm范围以内的机械位移量. 测振动、厚度、应变、压力、加速度 测挠度左图所示差动变压器式力传感器：外力作用下，变形使差动变压器的铁芯微位移，变压器次极产生相应电信号。 第四节第四节 光电脉冲式位移传感器（光电编码器）光电脉冲式位移传感器（光电编码器）一、光电编码器的工作原理一、光电编码器的工作原理 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位光电

20、编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器是由光栅盘和移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的原板上等分地开通光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的原板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测，并输出若干脉冲信号，其原理示意图如下：测装置检测，并输出若干脉冲信号，其原理示意图如下：光源光源透镜透镜

21、码盘码盘转轴转轴透镜透镜光敏元件光敏元件放大整形放大整形脉冲输出脉冲输出 通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外为判断数就能反映当前电动机的转速。此外为判断旋转方向，码盘可以提供相位相差旋转方向，码盘可以提供相位相差900的两路的两路脉冲信号。脉冲信号。 编码器包括码盘和码尺编码器包括码盘和码尺。码盘用于测量。码盘用于测量角度。码尺用于测量长度，测量长度的实际角度。码尺用于测量长度，测量长度的实际应用比较少。所以在这里只讨论码盘。应用比较少。所以在这里只讨论码盘。光源光源透镜透镜码盘码盘转轴转轴透镜透镜光敏元件光敏元件放大整形放大整

22、形脉冲输出脉冲输出数字式角编码器数字式角编码器 信号航空插头信号航空插头其他角编码器外形其他角编码器外形其他角编码器外形（续）其他角编码器外形（续） 拉线式拉线式角编角编码器利用线轮，码器利用线轮，能将直线运动转能将直线运动转换成旋转运动。换成旋转运动。其他角编码器外形其他角编码器外形（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）光电编码器包括增量编码器和绝对码编码器两大类。光电编码器包括增量编码器和绝对码编码器两大类。二、增量编码器二、增量编码器 增量式编码器是直接利用光电转换原理输增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲出三组方波脉冲 A、B

23、 和和C 相；相；A、B 两组脉冲两组脉冲相位差相位差 900，从而可方便地判断出旋转方向，从而可方便地判断出旋转方向，而而 C 相为每转一个脉冲，用于基准点定位。相为每转一个脉冲，用于基准点定位。 增量式编码器转轴转轴盘码及盘码及狭缝狭缝光敏元件光敏元件光栏板及辨向用的光栏板及辨向用的A、B狭缝狭缝LEDABC零位标志零位标志ABC增量式编码器增量式码盘增量式码盘10码道码道光电绝对式码盘光电绝对式码盘它的优点是原理构造简它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传高，适合于长距离传输。其缺

24、点是无法输输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位出轴转动的绝对位置信息。置信息。透光区透光区不透光区不透光区零位标志零位标志增量式光电编码器的分辨力及分辨率增量式光电编码器的分辨力及分辨率 增量式光电编码器的测量精度取决于增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上它所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的狭缝条纹数的狭缝条纹数n 有关，即最小能分辨的角度有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：及分辨率为： n0360n1分辨率三、绝对式编码器 绝对式码盘与增量绝对式码盘与增量式码盘有何区别？式码盘有何区别？10码道光电绝对式码盘码道光电绝对式码盘 绝对式编码器按照绝对式编码器

25、按照角度直接进行编码，角度直接进行编码，可直接把被测转角用可直接把被测转角用数字代码表示出来。数字代码表示出来。根据内部结构和检测根据内部结构和检测方式有接触式、光电方式有接触式、光电式等形式。式等形式。 透光区透光区不透光区不透光区零位标志零位标志三、三、 绝对式编码器绝对式编码器 绝对编码器是直接输出数字量的传感器，绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数

26、就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否，转换出相应的电平信号，形成二进制照与否，转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N 位位二进制分

27、辨率的编码器，其码盘必须有二进制分辨率的编码器，其码盘必须有 N 条码道。目条码道。目前国内已有前国内已有 16 位的绝对编码器产品。绝对式编码器位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等编码

28、的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：它的特点是：1. 可以直接读出角度坐标的绝对值；可以直接读出角度坐标的绝对值；2.没有累积误差；没有累积误差；3. 电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有也就是说精度取决于位数，目前有 10 位、位、14 位等多位等多种。种。绝对式接触式编码器绝对式接触式编码器演示演示4 4个电刷个电刷 4 4位二进制位二进制码盘码盘 +5V +5V输入输入 公共码道公共码道 最小分辨角度为最小分辨角度为 =360/2n 绝对式光电编码

29、器的分辨力及分辨率绝对式光电编码器的分辨力及分辨率 绝对式光电编码器的测量精度取绝对式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘上的码道数盘上的码道数n 有关，即最小能分辨的有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：角度及分辨率为： =360/2n分辨率分辨率=1/2n光电编码器是一种角度（角速度）检测光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理电转换原理 转换成相应的电脉冲或数字转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠量，具有体积小，精度高，工作可靠,接接口数字化等

30、优点。它广泛应用于数控机口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。设备中。编码器在伺服电机中的应用编码器在伺服电机中的应用 利用利用编码器测编码器测量量伺服电机的转速、伺服电机的转速、转角，并通过伺服转角，并通过伺服控制系统控制其各控制系统控制其各种运行参数。种运行参数。转速测量转速测量转子磁极位置测量转子磁极位置测量角位移测量角位移测量编码器在定位编码器在定位加工中的加工中的应用应用11绝对式编码器绝对式编码器 2电动机电动机 3转轴转轴 4转盘转盘 5

31、工件工件 6刀具刀具 第五节第五节 光栅传感器光栅传感器 一、光栅的类型和结构一、光栅的类型和结构 光栅传感器由光源、光栅副、光敏元件三大部分组光栅传感器由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。光栅副成。光栅副是光栅传感器的主要部分。在长度计量是光栅传感器的主要部分。在长度计量中应用的光栅中应用的光栅通常称为计量光栅通常称为计量光栅，它主要由它主要由主光栅（也称标尺光栅）和主光栅（也称标尺光栅）和指示光栅指示光栅组成。组成。计量光栅可分为透射计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类。式光栅和反射式光栅两大类。当标尺当标尺光栅相对于指示光栅移动时，形成的光栅相对于指示光栅移动时，形成的莫尔条纹产

32、生亮暗交替变化，利用光莫尔条纹产生亮暗交替变化，利用光电接受元件，将莫尔条纹亮暗变化的电接受元件，将莫尔条纹亮暗变化的光信号光信号，转换成电脉冲信号，并与数，转换成电脉冲信号，并与数字显示，从而测量出标尺光栅的移动字显示，从而测量出标尺光栅的移动距离。距离。 透射光栅透射光栅是在一块长方形的光学玻璃上均是在一块长方形的光学玻璃上均匀地刻上许多条纹，形成规则排列的明暗线条。匀地刻上许多条纹，形成规则排列的明暗线条。 图图610中中a为刻线宽度，为刻线宽度，b为刻线间的缝隙为刻线间的缝隙宽度，宽度，a+b=w称为光栅的栅距（或光栅常数）称为光栅的栅距（或光栅常数） 指示光栅一般比主光栅短得多，通常

33、刻有指示光栅一般比主光栅短得多，通常刻有与主光栅同样密度的线纹。与主光栅同样密度的线纹。光源一般用钨丝灯泡。光电元件包括光电池和光源一般用钨丝灯泡。光电元件包括光电池和光敏三极管等部分。光敏三极管等部分。尺身尺身尺身安装孔尺身安装孔 反射式扫描头反射式扫描头 （与移动部件固定）（与移动部件固定）扫描头安装孔扫描头安装孔可移动电缆可移动电缆光栅的外形及结构光栅的外形及结构防尘保护罩的内部为长磁栅防尘保护罩的内部为长磁栅扫描头扫描头（与移动部件固定）（与移动部件固定）光栅尺光栅尺可移动电缆可移动电缆光栅的外形及结构（续）光栅的外形及结构（续）反射式光栅反射式光栅透射式直光栅透射式直光栅透射式圆光栅

34、透射式圆光栅固定固定莫尔条纹莫尔条纹的光学放大作用的光学放大作用 在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角角。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。 光栅的刻线宽度光栅的刻线宽度W莫尔条纹的莫尔条纹的宽度宽度L L LW/ ，（为主为主光栅和光栅和指示光栅刻线的指示光栅刻线的夹角，弧度）夹角，弧度） 莫尔条纹莫尔条纹演示演示莫尔条纹莫尔条纹光学放大作用举光学放大作用举例例 有一直线光栅，每毫米刻线数为有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与，主光栅与指示光栅的夹角指示光栅的夹角 =1.8 ，则：，则： 分辨力分辨力 =栅距栅距W =1mm/50=0.02mm=20 m （由于栅距很小，因此无法观察光强的变化）（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化） 莫尔条纹的莫尔条纹的宽度是栅距的宽度是栅距的32倍：倍： L W/ = 0.02mm/（1.8 *3.14/180 ） = 0.02mm/0.0314 = 0.637mm 由于较大，因此可