淺談光柵傳感器的原理與維護保養

主要應用于：

1、各類測量機構、儀器的位移測量：彈簧試驗機、三坐標機、投影儀；2、各類機床的數顯系統：車床、銑床、磨床、鏜床、電火花、鉆床等；3、各類數控機床的配套使用：數控銑、加工中心、數控磨等；

4、光柵尺配接PLC,用于各類自動化機構的位移測量。

光柵傳感器結構：

光柵傳感器是有標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床活動部件上，光柵讀數頭裝在機床固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數頭中。

光柵尺的工作原理：

常見光柵的工作原理都是根據物理上莫爾條紋的形成原理進行工作的。當使指示光柵上的線紋與標尺光柵上的線紋成一角度來放置兩個光柵尺時，必然會造成兩光柵尺上的線紋互相交叉。在光源的照射下，交叉點近旁的小區域內由于黑色線紋重疊，因而遮光面積*小，擋光效應*弱，光的累積作用使得這個區域出現亮帶。相反，距交叉點較遠的區域，因光柵尺不透明的黑色線紋的重疊部分變得越來越少，不透明區域面積逐漸變大，即遮光面積逐漸變大，使得擋光效應變強，只有較少的光線能通過這個區域透過光柵，使這個區域出現暗帶，從而便形成了我們所見到的莫爾條紋。

嚴格地說，莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度，以W表示。

莫爾條紋特征：

（1）莫爾條紋的變化規律兩片光柵相對移過一個柵距，莫爾條紋移過一個條紋距離。由于光的衍射與干涉作用，莫爾條紋的變化規律近似正（余）弦函數，變化周期數與光柵相對位移的柵距數同步。

（2）放大作用在兩光柵柵線夾角較小的情況下，莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω、柵線角θ之間有下列關系。式中，θ的單位為rad，W的單位為mm。由于傾角很小，sinθ很小，則W=ω/θ若ω=0．01mm，θ=0.01rad，則上式可得W=1，即光柵放大了100倍。

（3）均化誤差作用莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成，例如每毫米100線的光柵，10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋，這樣柵距之間的相鄰誤差就被平均化了，消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。

光柵尺的安裝實例：

光柵尺的維護和保養

1、如果有條件，*好為光柵尺通上干凈的（經過過濾、干燥的）壓縮空氣，這樣可以防止光柵尺的周圍的油、液、氣進入光柵尺內部，污染光柵尺。

2、光柵尺外盡可能外加保護罩，并及時清理濺落在尺上的切屑和油液，嚴格防止任何異物進入光柵尺殼體內部。

3、定期檢查各安裝聯接螺釘是否松動，尤其是固定讀數頭的螺絲。很多時候，讀數頭固定螺絲松動會造成機床直線軸暴走或不能回參考點。

4、為保證光柵尺傳感器使用的可靠性，可每隔一定時間要用無水乙醇清洗擦拭光柵尺面及指示光柵面，保持玻璃光柵尺身的清潔。

5、光柵尺嚴禁劇烈震動及摔打，以免破壞光柵尺，如光柵尺斷裂。

6、在安裝光柵尺和讀數頭時，特別要注意讀數頭與光柵尺的距離，或遠或近都可能造成讀數頭的損壞或光柵尺殼體內的刻度的破壞，甚至報廢光柵尺。