光柵尺的三個基本原理

連達精密量儀

光柵尺是一種高精度位移測量裝置，廣泛應用于數控機床、精密測量儀器等領域。其工作原理基于光學和電子學技術，核心在于通過光柵條紋的變化來檢測位移。以下是光柵尺的三個基本原理：

1. 莫爾條紋（Moiré Fringe）原理
光柵尺的核心是利用兩塊光柵（主光柵和指示光柵）的相對運動產生莫爾條紋。

主光柵：固定在測量基準上，刻有等間距的平行刻線。
指示光柵：與測量對象連接，刻線間距與主光柵相同，但與主光柵成微小夾角。
當兩塊光柵相對移動時，由于刻線錯位，會產生明暗相間的莫爾條紋。條紋的移動方向和位移量與光柵的相對運動成正比。
作用：莫爾條紋將微小的光柵位移放大為宏觀的條紋移動，便于檢測。
2. 光電轉換原理
光柵尺通過光電傳感器將莫爾條紋的光信號轉換為電信號。

光源：通常采用發光二極管（LED）或激光，照射在光柵上。
光電元件：如光電二極管或光電池，接收透過光柵的光信號。
當莫爾條紋移動時，光電元件接收到的光強呈周期性變化，輸出正弦或方波電信號。
作用：將光信號轉換為電信號，便于后續處理和計算。
3. 細分與計數原理
光柵尺通過電子細分技術提高分辨率，并通過計數器記錄位移。

細分技術：對光電元件輸出的電信號進行插值處理，將一個柵距的位移細分為多個脈沖。例如，將每毫米100線的光柵細分到每毫米10000個脈沖，分辨率可達0.1微米。
計數器：記錄脈沖數量，結合細分倍數，計算出實際位移。
作用：提高測量精度，實現高分辨率的位移檢測。
總結
光柵尺的三個基本原理相互協作，實現了高精度的位移測量：

莫爾條紋原理：通過光柵的相對運動產生放大的條紋信號。
光電轉換原理：將光信號轉換為電信號。
細分與計數原理：通過電子細分和計數提高分辨率，精確計算位移。
這些原理使得光柵尺在工業自動化、精密加工等領域具有不可替代的作用。

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