第4章被测量的获取3

1、河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院4.9磁电式传感器 概念：一种将被测物理量转换为感应电动势的装置，概念：一种将被测物理量转换为感应电动势的装置，亦称电磁感应式或电动力式传感器。亦称电磁感应式或电动力式传感器。 由电磁感应定律可知，当穿过一个线圈的磁通由电磁感应定律可知，当穿过一个线圈的磁通发发生变化时，线圈中所感应产生的电动势生变化时，线圈中所感应产生的电动势磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。 cosSB),(mRBdtddtdWe河北工程大学机电学院河

2、北工程大学机电学院分类分类 磁磁电电式式动圈式动圈式磁阻式磁阻式线速度型线速度型角速度型角速度型N河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（a）线位移式）线位移式 （b）角位移式）角位移式 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院线位移型线位移型一、动圈式传感器 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院角位移型角位移型测速电机测速电机河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院由线位移式装置的工作原理可知，当弹簧片敏感有由线位移式装置的工作原理可知，当弹簧片敏感有一速度时，线圈则在磁场中作直线运动，从而切割磁一速度时，线圈则在磁场中作直线运动，从而切割磁力线，因此它所产生的感应电动势力线，因此它所

3、产生的感应电动势B磁场的磁感应强度（磁场的磁感应强度（T）；）；l单匝线圈的有效长度（单匝线圈的有效长度（m）；）；W有效线圈匝数，指在均匀磁场内参与切割磁力线的线圈有效线圈匝数，指在均匀磁场内参与切割磁力线的线圈匝数；匝数；vy敏感轴（敏感轴（y轴）方向线圈相对于磁场的速度（轴）方向线圈相对于磁场的速度（m/s）;线圈运动方向与磁场方向的夹角。线圈运动方向与磁场方向的夹角。当线圈运动方向与磁场方向垂直亦即当线圈运动方向与磁场方向垂直亦即=90时，上时，上式可写为式可写为 sinsinyWBlvyWBleyWBlve 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院结论：结论：当传感器的结构参数（当传

4、感器的结构参数（B B，l l，WW）选定，则感）选定，则感应电动势应电动势e e的大小使正比于线圈的运动速度的大小使正比于线圈的运动速度v vy y。这种传感器亦称速度传感器。这种传感器亦称速度传感器。 将被测到的速度经微分和积分运算又可得到运将被测到的速度经微分和积分运算又可得到运动物体的加速度和位移，因此速度传感器又可动物体的加速度和位移，因此速度传感器又可用来测量运动物体的位移和加速度。用来测量运动物体的位移和加速度。 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院对于角速度型动圈式传感器结构，线圈在磁场中转动时，产生的感应电动势式中线圈转动的角频率；A单匝线圈的截面积（m2）；k依赖于结构

5、的参数，k1。当W、B、A选定时，感应电动势e与线圈相对于磁场的转动角速度成正比。用这种传感器可测量物体转速。 kWBAe 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院 将传感器线圈中所产生的感应电动势e经电缆与电压放大器相连接时，其等效电路如图示。图中e为感应电动势，Z0为线圈等效阻抗，RL为负载电阻，Cc为电缆的分布电容， Rc =0.03/m，Cc=70pF/m，发电线圈阻抗Z0=r+jL, r约为3002k，L为数百mH。相对来说Rc可予以忽略，此时等效电路中的输出电压 若电缆长度不长，则Cc可加以忽略，又若使RLZo，则由上式可简化得eLeo。 动圈磁电式传感器等效电路 oCLoLZCj

6、RZee11河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院磁阻式传感器磁阻式传感器 磁电式车速传感器磁电式车速传感器河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院 磁电式速度传感器的分磁电式速度传感器的分类：类： 绝对式速度传感器；绝对式速度传感器； 相对式速度传感器：相对式速度传感器： 传感器的输出电压正比于传感器的输出电压正比于测点相对于基座的相对运测点相对于基座的相对运动速度。因此，相对式速动速度。因此，相对式速度传感器适合于测量结构度传感器适合于测量结构上两部件间的相对运动。上两部件间的相对运动。 绝对式振动传感器1弹簧片 2永磁铁 3阻尼环4支架 5中心轴 6外壳 7线圈 相对振动速度传感器1顶

7、杆 2弹簧片 3永磁铁4线圈 5引线 6壳体 7导磁体 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院二、磁阻式传感器二、磁阻式传感器 使线圈与磁铁固定不动，而由运动物体（导磁材料）使线圈与磁铁固定不动，而由运动物体（导磁材料）运动来影响磁路的磁阻，从而引起磁场的强弱变化，运动来影响磁路的磁阻，从而引起磁场的强弱变化，使线圈中产生感应电势。可用来测量转速、振动、使线圈中产生感应电势。可用来测量转速、振动、偏心量等。偏心量等。 磁阻式传感器工作原理及应用例磁阻式传感器工作原理及应用例（a）测频数）测频数 （b）测转速）测转速 （c）偏心测量）偏心测量 （d）振动测量）振动测量 河北工程大学机电学院河北

8、工程大学机电学院三、涡流三、涡流磁电式相对加速度传感器磁电式相对加速度传感器 涡流涡流-磁电式传感器：一种将涡流式与磁电式磁电式传感器：一种将涡流式与磁电式传感元件结合而形成的发电式传感器。传感元件结合而形成的发电式传感器。 涡流磁电型加速度传感器涡流磁电型加速度传感器 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院4.10 4.10 光电式传感器光电式传感器 光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。成电信号。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院1、热

9、辐射光源、热辐射光源2、气体放电光源、气体放电光源3、电致发光器件发光二极管、电致发光器件发光二极管4、激光器、激光器 1）气体激光器）气体激光器 2）固体激光器）固体激光器 3）半导体激光器）半导体激光器光源光源河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院光电器件的作用是将光信号转变为电信号。其工作光电器件的作用是将光信号转变为电信号。其工作的物理基础是光电效应。的物理基础是光电效应。hgRhE内光电效应：内光电效应：光作用，光作用，使光电器件的电阻率变使光电器件的电阻率变化。化。器件：光敏电阻，光敏器件：光敏电阻，光敏二极管、光敏三极管。二极管、光敏三极管。光生伏打效应：光生伏打效应：光作用，

10、光作用，使光电器件产生一定方向使光电器件产生一定方向的电动势。的电动势。器件：光电池器件：光电池光电器件光电器件河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（一）外光电效应（一）外光电效应光电管结构光电管结构在一个真空泡内装有两个电极：光电在一个真空泡内装有两个电极：光电阴极和光电阳极。光电阴极通常是用阴极和光电阳极。光电阴极通常是用逸出功小的光敏材料涂敷在玻璃泡内逸出功小的光敏材料涂敷在玻璃泡内壁上做成，其感光面对准光壁上做成，其感光面对准光的照射孔。当光线照射到光敏材料上，的照射孔。当光线照射到光敏材料上，便有电子逸出，这些电子被具有正电便有电子逸出，这些电子被具有正电位的阳极所吸引，在光电管

11、内形成空位的阳极所吸引，在光电管内形成空间电子流，在外电路就产生电流。间电子流，在外电路就产生电流。在光照作用下，物体内的电子从物体表在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称外光电效应。这一效应面逸出的现象称外光电效应。这一效应的实质是能量形式的转变，即光辐射能的实质是能量形式的转变，即光辐射能转换为电磁能。转换为电磁能。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院光电倍增管光电倍增管由于真空光电管的灵敏度较低，因此人们由于真空光电管的灵敏度较低，因此人们便研制了光电倍增管，其工作原理如下图。便研制了光电倍增管，其工作原理如下图。河北工程大学机电学院

12、河北工程大学机电学院（二）内光电效应（二）内光电效应在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应，又称光导效应。具有光导效应的现象称内光电效应，又称光导效应。具有光导效应的材料称为光敏电阻，也叫光导管。的材料称为光敏电阻，也叫光导管。 光敏电阻光敏电阻 光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 光敏电阻光敏电阻, 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。 光光敏电阻没有极性敏电阻没有极性, 纯粹是一个电阻器件纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压使用时既可加直流电压, 也可以加交流电压。无光照时也

13、可以加交流电压。无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大光敏电阻值（暗电阻）很大, 电电路中电流（暗电流）很小。路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时当光敏电阻受到一定波长范围的光照时, 它的阻值（亮电阻）它的阻值（亮电阻）急剧减少急剧减少, 电路中电流迅速增大。电路中电流迅速增大。 一般希望暗电阻越大越好一般希望暗电阻越大越好, 亮亮电阻越小越好电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。此时光敏电阻的灵敏度高。 实际光敏电阻的暗电实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。亮电阻在几千欧以下。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院 光照射到本征半导

14、体上，材料中的价带电子吸收了光子能光照射到本征半导体上，材料中的价带电子吸收了光子能量跃迁到导带，激发出电子、空穴对，增强了导电性能，使阻量跃迁到导带，激发出电子、空穴对，增强了导电性能，使阻值降低。光照停止，电子空穴对又复合，阻值恢复。值降低。光照停止，电子空穴对又复合，阻值恢复。 hgE导带价带uAgREI要使价带电电子跃迁到导带，入射光子的能量满足要使价带电电子跃迁到导带，入射光子的能量满足ghE或ghcE河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院01293()gnmE刚好产生内光电效应的临界波长为需光子能量越高。越小越大,0gE制作光敏电阻的材料一般是金属硫化物和金属硒化物。制作光敏电阻

15、的材料一般是金属硫化物和金属硒化物。光敏电阻的主要参数：光敏电阻的主要参数：暗电流：暗电流：光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻光敏电阻在不受光时的阻值称为暗电阻, 此此时流过的电流称为暗电流。时流过的电流称为暗电流。 亮电流：亮电流：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻, 此时流过的电流称为亮电流。此时流过的电流称为亮电流。 光电流：光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。亮电流与暗电流之差称为光电流。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院2.光敏电阻的结构光敏电阻的结构为了防止周围介质的影响为了防止周围介质的影响, 在半导体光敏层上覆盖了在半导体光敏层上覆

16、盖了一层漆膜一层漆膜, 漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。范围内透射率最大。 它是涂于玻璃底板上的它是涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质一薄层半导体物质, 半半导体的两端装有金属电导体的两端装有金属电极极, 金属电极与引出线金属电极与引出线端相连接端相连接, 光敏电阻就光敏电阻就通过引出线端接入电路。通过引出线端接入电路。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院(2) 光照特性（光照特性（IF） 光敏电阻的光照特性为非线性，不宜作检测元件，光敏电阻的光照特性为非线性，不宜作检测元件，主要用于自动控制中。主要用于自动控制中。 如光照度计：农作

17、物日照时数测定。如光照度计：农作物日照时数测定。wR9013CRGRA0V无光照无光照V0=VL 。有光照有光照V0=VH。输出接单片机的输出接单片机的I/O口，每口，每2分钟对此口查询分钟对此口查询1次，为高次，为高电平，计数一次，为低电平，电平，计数一次，为低电平，不计数。不计数。1天查询天查询720次。次。 )(24720hNH河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（3） 伏安特性：伏安特性： 在一定照度下在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系端的电压的关系一定光照，一定光照，R一定，一定，I正比于正比于U。一定电压，一定电压，I随着

18、光照随着光照E增强而增大。增强而增大。 ERI。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（4） 光谱特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射光谱特性光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性。波长的关系称为光谱特性。 亦称为光谱响应。亦称为光谱响应。%100%max00IIKr不同材料，其峰值波长不同。不同材料，其峰值波长不同。同一种材料，对不同波长的入射光，其相对灵同一种材料，对不同波长的入射光，其相对灵敏度不同，响应电流不同。敏度不同，响应电流不同。应根据光源的性质，选择合适的光电元件，应根据光源的性质，选择合适的光电元件，（匹配）使光电元件得到较高得相对灵敏度。（匹配）使光电元件得到

19、较高得相对灵敏度。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（5）频率特性）频率特性 光敏电阻的光电流对光照强度的变化有一定的响应光敏电阻的光电流对光照强度的变化有一定的响应时间，通常用时间常数来描述这种响应特性。时间，通常用时间常数来描述这种响应特性。 光敏电阻自光照停止到光电流下降至原值的光敏电阻自光照停止到光电流下降至原值的63时所经过的时间称为光敏电阻的时间常数。时所经过的时间称为光敏电阻的时间常数。光敏光敏电阻电阻的频的频率特率特性曲性曲线线河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（6） 温度特性温度特性温度变化影响光温度变化影响光敏电阻的光谱响

20、应。敏电阻的光谱响应。 硫化铅光敏电阻硫化铅光敏电阻的光谱温度特性曲的光谱温度特性曲线线, 它的峰值随着温它的峰值随着温度上升向波长短的度上升向波长短的方向移动。因此方向移动。因此, 硫硫化铅光敏电阻要在化铅光敏电阻要在低温、恒温的条件低温、恒温的条件下使用。下使用。 对于可见对于可见光的光敏电阻光的光敏电阻, 其温其温度影响要小一些。度影响要小一些。 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（三）光生伏打效应（三）光生伏打效应 在光线照射下能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光在光线照射下能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏打效应。生伏打效应。 光电池：光电池： 光电池是一种直接将

21、光能转换为电能的光电器件。光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。 光电池在有光线作用下实质就是电源光电池在有光线作用下实质就是电源, 电路中有了这种电路中有了这种器件就不需要外加电源。器件就不需要外加电源。 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院光电池工作原理图光电池工作原理图 光电池的工作原理是基于光电池的工作原理是基于“光生伏特效应光生伏特效应”。 它实质上是它实质上是一个大面积的一个大面积的PN结结, 当光照射到当光照射到PN结的一个面结的一个面, 例如例如p型面时型面时, 若光子能量大于半导体材料的禁带宽度若光子能量大于半导体材料的禁带宽度, 那么那么p型区每吸收一个型区每吸收

22、一个光子就产生一对自由电子和空穴光子就产生一对自由电子和空穴, 电子空穴对从表面向内迅速扩电子空穴对从表面向内迅速扩散散, 在结电场的作用下在结电场的作用下, 最后建立一个与光照强度有关的电动势。最后建立一个与光照强度有关的电动势。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院JMJ112V2A901251KL39470uf4001应用：自动干手器应用：自动干手器河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院手放入干手器时，手遮住灯泡发出的光，光电池不受光照，晶体管基极正偏而导通，继电器吸合。风机和电热丝通电，热风吹出烘手。手干抽出后，灯泡发出光直接照射到光电池上，产生光生电动势，使三极管基射极反偏而截止

23、，继电器释放，从而切断风机和电热丝的电源。光照度定义为电位面积上所接收的光的辐射能通量。单位勒克斯。Lx (W/m2)河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院4.11 4.11 其它类型传感器其它类型传感器河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院第一节第一节 光纤传感器光纤传感器一、光纤传感器的基本知识一、光纤传感器的基本知识1、光纤结构、光纤结构由纤芯和包层组成（石英玻璃由纤芯和包层组成（石英玻璃5100um)（n1n2)。外层一层尼龙保护套。外层一层尼龙保护套。2、传输原理：、传输原理：光的全内反射是光纤传输光的基础。光的全内反射是光纤传输光的基础。（1）光的全反射条件：）光的全反射条件：

24、光由纤芯到包层表面，由光的折射定律。 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院。时，光在纤芯中全反射当为临界角此时全反射时，CCCCnnnn1221sin90sinsin河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（2）数值孔径）数值孔径NA光由空气射入光纤端面，与轴成光由空气射入光纤端面，与轴成 角。角。011211sinsinsin(90)cos1 sinnnnnn222102221212210arcsin11sinnnnnnnnnnCC光全反射时，河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院。（。之为数值孔径反映光纤聚焦本领，称2221sin)4 . 02 . 0sinnnNANANACC希望希

25、望NA越大越好。它表明无论光源发射功率多大，越大越好。它表明无论光源发射功率多大，只有只有2 内的光才能被光纤接受，全反射传输。内的光才能被光纤接受，全反射传输。C河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院光纤分类：按传输模式分单模光纤、多模光纤光纤分类：按传输模式分单模光纤、多模光纤 模的概念模的概念 光纤传输光波，可分解为沿纵向和横向传输两种平面波成分。横向波在纤芯和包层界面上产生全反射。当它在横向往返依次的相位变化为2 的整数倍时，形成驻波。形成驻波的光线组成为模。模是离散存在的。一定材质一定尺寸的光纤只能传输特定模数的光波。 模的确定模的确定 光纤传输模数由归一化频率确定。/2 rNA河

26、北工程大学机电学院河北工程大学机电学院（梯度型）（阶跃型）光纤传输模的总数为4222NN芯径大，折射率差大（芯径大，折射率差大（NA大），大），N大，多模。大，多模。芯径小到芯径小到6m,折射率差小到折射率差小到0.5%。N=1光纤只光纤只能传输一定波长光，单模。能传输一定波长光，单模。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院按折射率分布：阶跃型光纤和梯度型光纤按折射率分布：阶跃型光纤和梯度型光纤河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院二、光纤传感器二、光纤传感器功能型（传感型）和非功能型（传光型）。1、功能型光纤、功能型光纤用单模光纤，既传光又是敏感元件。（单模光纤只能传输某一角度和波长的单

27、色光）光纤的传输特性受被测物理量作用而发生变化。使光纤中传输光的属性（相位、强度、波长、偏振态）被调制。光强调制型、相位调制型、偏振态调制型和波长调制型。测温度、压力、位移等。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院2、非功能型光纤（光通讯）、非功能型光纤（光通讯）光纤只作为光的传输回路。为了得到较大的受光量和传输光功率。非功能型光纤传感器采用NA较大和芯径较大的阶跃型多模光纤。增大传输光的通量。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院光纤传感器光纤传感器 应用应用 光强调制光强调制河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院相位调制相位调制Mach-Zehnder干涉原理图河北工程大学机电学院河

28、北工程大学机电学院偏振调制偏振调制光纤电流传感器光纤电流传感器河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院 三、光纤传感器三、光纤传感器 应用应用 1、 光纤加速度传感器光纤加速度传感器 激光束通过分光板后分为两束光, 透射光作为参考光束, 反射光作为测量光束。当传感器感受加速度时, 由于质量块M对上下光纤的作用, 从而使光纤被拉伸, 引起光程差的改变。相位改变的激光束由单模光纤射出后与参考光束会合产生干涉效应。激光干涉仪的干涉条纹的移动可由光电接收装置转换为电信号,(光电探测器置于汇合处） 经过处理电路处理后便可正确地测出加速度值。 河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院河

29、北工程大学机电学院由于光纤长度的变化，引起光束光程差的变化)4(4222222211111dSadELmnmaSELnLnLnLnL相位变化为两束光经干涉仪产生相干条纹，相干条纹移过的数目与相位差成正比。一般用光电探测器计下干涉条纹移过的数目，经处理电路可算出相位差，即而算出加速度。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院 由于光纤感受温度变化时，光纤的折射率发生变化，而且因光的热胀冷缩使长度变化。使光纤的光程差及相位变化。可测温度和压力。2、光纤微弯曲位移和压力传感器（光强调制型）、光纤微弯曲位移和压力传感器（光强调制型）C光纤微弯对传播光的影响光纤微弯对传播光的影响河北工程大学机电学院河北

30、工程大学机电学院当光线射入微弯曲段时，入射角小于临界角。此时，除反射光外，一部分光透射进入包层。导致光能的损耗。输出光强度减小。光纤微弯曲传感器光纤微弯曲传感器河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院第四节 光栅式传感器光栅是在一块长条型（圆形）光学玻璃上被均匀刻光栅是在一块长条型（圆形）光学玻璃上被均匀刻上许多宽度相等的刻线而制成。上许多宽度相等的刻线而制成。a为刻线宽度为刻线宽度, b为缝隙宽度为缝隙宽度, a+b=W称为光栅的栅距称为光栅的栅距（也称光栅常数）。（也称光栅常数）。通常通常a=b=W/2, 也可刻成也可刻成a:b=1.1:0.9。目前常用的光栅每毫米刻成目前常用的光栅每毫米

31、刻成10、 25、 50、 100、 250条线条。条线条。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院一、计量光栅的种类 在几何量精密测量领域内，光栅按其用途分长光栅和圆光栅两类。1长光栅长光栅刻划在玻璃尺上的光栅称为长光栅，也称为光栅尺，用于测量长度或直线位移。 根据栅线型式的不同，长光栅分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行调制的光栅，所以叫振幅光栅。闪耀光栅是对入射光波的相位进行调制，也称相位光珊。 根据光线的走向，长光栅还分为透射光栅和反射光栅。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院2圆光栅圆光栅刻划在玻璃盘上的光栅称为圆光栅也称光栅盘，用来测量角度或角位移。若

32、按光线的走向，圆光栅只有透射光栅。 根据栅线刻划的方向，圆光栅分两种，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直径只有零点儿或几个毫米的小圆相切河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院二、二、 莫尔条纹莫尔条纹（1）概念）概念 当指示光栅和标尺光栅的刻线相交一个微小的夹角时, 光源照射光栅尺，由于挡光效应，两块光栅刻线的相交处形成亮带，而在刻线彼此错开处形成暗带。在与光栅线纹大致垂直的方向上, 产生出亮暗相间的条纹, 这些条纹称为“莫尔条纹”。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院莫尔条纹莫尔条纹的形成的形成122212122cos

33、WWBWWWW长光栅莫尔条纹周期长光栅莫尔条纹周期河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院21(1)cos2WtgctgW由几何光学理论可得长光栅莫尔条纹的斜率为长光栅莫尔条纹的斜率为：河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院(二二)莫尔条纹的特性莫尔条纹的特性1运动对应关系运动对应关系2位移放大作用位移放大作用光栅移动一个栅距W时, 莫尔条纹移动一个间距B, 莫尔条纹的间距B与两光栅线纹夹角之间的关系为： B =W/sinW/ 放大倍数为 1/ ,越小, B越大。 例如=0.1时 =0.1=0.12/360 =0.00175432rad W=0.02mm BH=11.4592mm。河北工程大学机电学院河北工程大学机电学院 3. 误差的平均效应误差的平均效应光电元件对光栅的栅距误差具有消差作用。莫尔条纹由光栅的大量刻线形成, 对线