光栅传感器的基本原理是什么？莫尔条纹是如何形成的

光栅传感器的基本原理是什么？莫尔条纹是如何形成的？有和特点~

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。
传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成（见图）。标尺光栅相对于指示光栅移动时，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出，直接显示被测的位移量。
传感器的光路形式有两种：一种是透射式光栅，它的栅线刻在透明材料（如工业用白玻璃、光学玻璃等）上；另一种是反射式光栅，它的栅线刻在具有强反射的金属（不锈钢）或玻璃镀金属膜（铝膜）上。这种传感器的优点是量程大和精度高。光栅式传感器应用在程控、数控机床和三坐标测量机构中，可测量静、动态的直线位移和整圆角位移。在机械振动测量、变形测量等领域也有应用。
莫尔条纹
以透射光栅为例，当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个光栅尺刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹” 。严格地说，莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度，以W表示。

莫尔条纹
W=ω /2* sin（θ /2）=ω /θ 。[1]
莫尔条纹具有以下特征：
(1)莫尔条纹的变化规律：两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数，变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。
(2)放大作用：在两光栅栅线夹角较小的情况下，莫尔条纹宽度W和光栅栅距ω、栅线角θ之间有下列关系。式中，θ的单位为rad

工作原理：当使指示光栅上的条纹与标尺光栅上的条纹成一角度来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的条纹互相交叉。再光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而避光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反，交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色先问的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使得这个区域出现暗带。应用：评价及测试光栅质量 光刻对准中，莫尔条纹进行纳米级高精度自动对准,如纳米压印对准

光栅传感器的基本原理是，光栅的Bragg波长是由lB=2nL决定的。当光纤光栅所处环境的温度，应力，应变或其它物理量发生变化时，光栅的周期或纤芯折射率将发生变化，从而使反射光的波长发生变化。

长周期光纤光栅（LPG）传感器原理，长周期光纤光栅（LPG）的周期一般认为有数百微米，它在特定的波长上可把纤芯的光耦合进包层，其公式是li=(n0- niclad）·L 式中，n0—纤芯的折射率，niclad—i阶轴对称包层模的有效折射率。

光栅式传感器指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。

莫尔条纹能从，双色或多色网点之间的干涉，各色网点与丝网网丝之间的干涉，作为附加的因素，由于承印物体本身的特性而发生的干涉。使用莫尔条纹防护系统的目的就在于根据你选定的丝网目数，加网线数，印刷色数和加网角度来预测莫尔条纹。

将两块栅距相同，黑白宽度相同（a=b=τ/2 ）的标尺光栅和指示光栅尺面平行放置，将指示光栅在其自身平面内倾斜一很小的角度，以便使它的刻线与标尺光栅的刻线间保持一很小的夹角θ，这样在光源的照射下，两块光栅尺的刻线相交，就形成了即莫尔条纹，

扩展资料

光栅传感器的特点精度高，光栅式传感器在大量程测量长度或直线位移方面仅仅低于激光干涉传感器，在圆分度和角位移连续测量方面，光栅式传感器属于精度最高的，大量程测量兼有高分辨力。

感应同步器和磁栅式传感器也具有大量程测量的特点，但分辨力和精度都不如光栅式传感器，可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化，具有较强的抗干扰能力，对环境条件的要求不像激光干涉传感器那样严格，但不如感应同步器和磁栅式传感器的适应性强。

光栅主要分两大类一是Bragg光栅也称为反射或短周期光栅，二是透射光栅也称为长周期光栅，光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构，从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅，色散补偿型光栅是非周期光栅，又称为啁啾光栅。

莫尔条纹起放大作用，莫尔条纹的节距W与θ角成反比，θ角越小，则放大倍数越大。这样虽然光栅栅距很小，但莫尔条纹却清晰可见，便于测量。

莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例，当两光栅尺移动时，莫尔条纹沿着垂直于光栅移动的方向移动。且当光栅尺移动一个栅距，莫尔条纹正好移动一个节距。若光栅尺移动方向改变，莫尔条纹的移动方向也改变。

这样莫尔条纹的位移刚好反映了光栅的栅距位移。即光栅尺每移动一个栅距，莫尔条纹的光强也经历了由亮到暗，再由暗到亮的一个变化周期，这为后面的信号检测电路提供了良好的条件。

起均化误差的作用，莫尔条纹是由许多条刻线共同形成的，例如250线/mm的光栅，10mm长的一条莫尔条纹是由2500条刻线组成的，这样栅距间的固有相邻误差就被平均化了。

参考资料百度百科--光栅式传感器

百度百科--莫尔条纹

莫尔条纹

以透射光栅为例，当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个光栅尺刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹”  。严格地说，莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度，以W表示。

莫尔条纹

W=ω /2* sin（θ /2）=ω /θ 。[1] 

莫尔条纹具有以下特征：

(1)莫尔条纹的变化规律

两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数，变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。

(2)放大作用

在两光栅栅线夹角较小的情况下，莫尔条纹宽度W和光栅栅距ω、栅线角θ之间有下列关系。式中，θ的单位为rad

我们课本就是这样写的。。。我亲自打出来的，不是复制奥
原理：指示光栅与标尺光栅叠放在一起，中间留有适当的微小间隙，并使两块光栅的刻线之间保持一很小的夹角口，两块光栅的刻线相交，当在诸多相交刻线的垂直方向有光源照射时，光线就从两块光栅刻线重和处的缝隙通过，于是就形成了明暗条纹，这些条文成为莫尔条纹。
特性：1.调整夹角即可得到很大的莫尔条纹宽度，起到了放大作用，又提高了测量精度
2.莫尔条纹有位移放大作用
3.莫尔条纹对光栅刻线的误差起到了平均作用

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弘点乌拉： 莫尔条纹是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果,当人眼无法分辨这两条线或两个物体时,只能看到干涉的花纹,这种光学现象就是莫尔条纹.如果两个光栅距相等,即W=0.02mm,其夹角θ=0.1°,则莫尔条纹的宽度B=11.43㎜莫尔条纹的放大倍数K= 573.2.莫尔条纹数量与位移的关系实现精密位移测量,能够满足接触、非接触、小量程、大量程、一维、多维等各种需求的测量与控制反馈.

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