光栅式万能测长仪的工作原理解析

光栅式传感器（optical grating transducer）指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为 10～100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。光栅传感器通常作为测量元件应用于程控、机床定位、长度和角度的计量仪器中，在机械振动测量、变形测量等领域也有应用。 

如图所示为光栅式万能测长仪的工作原理图。主光栅采用透射式黑白振幅光栅，光栅栅距W＝0.01μm，指示光栅采用四裂相光栅，照明光源采用红外发光二极管TIL-23，其发光光谱为930nm～l000nm，接收用LS600光电三极管，两光栅之间的间隙为0.02nm～0.035mm，由于主光栅和指 、-、cos示光栅之间的透光和遮光效应，形成莫尔条纹，当两块光栅相对移动时，便可接收到周期性变化的光通量。利用四裂相指示光栅依次获得sin 四路原始信号，以满足辨向和消除共模电压的需要。

光栅式万能测长仪的工作原理图

由光栅传感器获得的四路原始信号，经差分放大器放大、移相电路分相、整形电路整形、倍频电路细分、辨向电路辨向进入可逆计数器计数，由显示器显示读出。这 是光栅式万能测长仪从光栅传感器输出信号后读出的整个逻辑，每步逻辑由相应的电路来完成，通常采用大规模集成电路来实现以上功能。

随着微机技术的不断发展，目前人们已研制出带微机的光栅数显装置。采用微机后，可使硬件数量大大减少，功能越来越强。顾名思义，光电式传感器就是将光信号转化成电信号的一种器件，简称光电器件。要将光信号转化成电信号，必须经过两个步骤：一是先将非电量的变化转化成光量的变化；二是通过光电器件的作用，将光量的变化转化成电量的变化。这样就实现了将非电量的变化转化成电量的变化。由于光电器件的物理基础是光电效应，光电器件是有响应速度快、可靠性较高、精度高、非接触式、结构简单等特点，因此光电式传感器在现代测量与控制系统中，应用非常广泛。总之，光纤光栅传感器的应用是一个方兴未艾的领域，有着非常广阔的发展前景。
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