測量光柵傳感器：光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理及特點(diǎn)
原標(biāo)題：光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理及特點(diǎn)
光柵式傳感器指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。光柵是由大量等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)器件。
一般常用的光柵是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕為不透光部分，兩刻痕之間的光滑部分可以透光，相當(dāng)于一狹縫。精制的光柵，在1cm寬度內(nèi)刻有幾千條乃至上萬條刻痕。
這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵，還有利用兩刻痕間的反射光衍射的光柵，如在鍍有金屬層的表面上刻出許多平行刻痕，兩刻痕間的光滑金屬面可以反射光，這種光柵成為反射光柵。由光柵形成的疊柵條紋具有光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測量精度。
光柵傳感器由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分組成。標(biāo)尺光柵相對于指示光柵移動時(shí)，便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。
這些條紋以光柵的相對運(yùn)動速度移動，并直接照射到光電元件上，在它們的輸出端得到一串電脈沖，通過放大、整形、辨向和計(jì)數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號輸出，直接顯示被測的位移量。
光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理
光柵傳感器的結(jié)構(gòu)均由光源、主光柵、指示光柵、通光孔、光電元件這幾個主要部分構(gòu)成。
1、通光孔：通光孔是發(fā)光體與受光體的通路，一般為條形狀，其長度由受光體的排列長度決定，寬度由受光體的大小決定。它是帖在指示光柵板上的。
2、受光元件：受光元件是用來感知主光柵在移動時(shí)產(chǎn)生莫爾條紋的移動，從而測量位移量。在選擇光敏元件時(shí)，要考慮靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、光譜特性、穩(wěn)定性、體積等因素。
3、光源：鎢絲燈泡，它有較小的功率，與光電元件組合使用時(shí)，轉(zhuǎn)換效率低，使用壽命短。半導(dǎo)體發(fā)光器件，如砷化鎵發(fā)光二極管，可以在 范圍內(nèi)工作，所發(fā)光的峰值波長為 ，與硅光敏三極管的峰值波長接近，因此，有很高的轉(zhuǎn)換效率，也有較快的響應(yīng)速度。
4、光柵付：由柵距相等的主光柵和指示光柵組成。主光柵和指示光柵相互重疊，但又不完全重合。兩者柵線間會錯開一個很小的夾角 ，以便于得到莫爾條紋。一般主光柵是活動的，它可以單獨(dú)地移動，也可以隨被測物體而移動，其長度取決于測量范圍。指示光柵相對于光電器件而固定。
將主光柵與標(biāo)尺光柵重疊放置，兩者之間保持很小的間隙，并使兩塊光柵的刻線之間有一個微小的夾角θ，如圖所示。
當(dāng)有光源照射時(shí)，由于擋光效應(yīng)（對刻線密度≤50條/mm的光柵）或光的衍射作用（對刻線密度≥100條/mm的光柵），與光柵刻線大致垂直的方向上形成明暗相間的條紋。
在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過，形成亮帶；在兩光柵刻線的錯開的地方，形成暗帶；這些明暗相間的條紋稱為莫爾條紋。
莫爾條紋的間距與柵距W和兩光柵刻線的夾角θ（單位為rad）之間的關(guān)系為
（K稱為放大倍數(shù)）。
當(dāng)指示光柵不動，主光柵的刻線與指示光柵刻線之間始終保持夾角θ，而使主光柵沿刻線的垂直方向作相對移動時(shí)，莫爾條紋將沿光柵刻線方向移動；光柵反向移動，莫爾條紋也反向移動。
主光柵每移動一個柵距W，莫爾條紋也相應(yīng)移動一個間距S。因此通過測量莫爾條紋的移動，就能測量光柵移動的大小和方向，這要比直接對光柵進(jìn)行測量容易得多。
當(dāng)主光柵沿與刻線垂直方向移動一個柵距W時(shí)，莫爾條紋移動一個條紋間距。當(dāng)兩個光柵刻線夾角θ較小時(shí)，由上述公式可知，W一定時(shí)，θ愈小，則B愈大，相當(dāng)于把柵距W放大了1/ θ倍。因此，莫爾條紋的放大倍數(shù)相當(dāng)大，可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的位移測量。
莫爾條紋是由光柵的許多刻線共同形成的，對刻線誤差具有平均效應(yīng)，能在很大程度上消除由于刻線誤差所引起的局部和短周期誤差影響，可以達(dá)到比光柵本身刻線精度更高的測量精度。因此，計(jì)量光柵特別適合于小位移、高精度位移測量。
光柵傳感器的特點(diǎn)
1、可實(shí)現(xiàn)動態(tài)測量，易于實(shí)現(xiàn)測量及數(shù)據(jù)處理的自動化；
2、具有較強(qiáng)的抗干擾能力，對環(huán)境條件的要求不像激光干涉?zhèn)鞲衅髂菢訃?yán)格，但不如感應(yīng)同步器和磁柵式傳感器的適應(yīng)性強(qiáng)，油污和灰塵會影響它的可靠性。主要適用于在實(shí)驗(yàn)室和環(huán)境較好的車間使用。
3、精度高。
光柵式傳感器在大量程測量長度或直線位移方面僅僅低于激光干涉?zhèn)鞲衅鳌Ｔ趫A分度和角位移連續(xù)測量方面，光柵式傳感器屬于精度最高的；
4、大量程測量兼有高分辨力。
感應(yīng)同步器和磁柵式傳感器也具有大量程測量的特點(diǎn)，但分辨力和精度都不如光柵式傳感器；
光柵傳感器的種類
光柵主要分兩大類：一是Bragg光柵（也稱為反射或短周期光柵）；二是透射光柵（也稱為長周期光柵）。
光纖光柵從結(jié)構(gòu)上可分為周期性結(jié)構(gòu)和非周期性結(jié)構(gòu)，從功能上還可分為濾波型光柵和色散補(bǔ)償型光柵，色散補(bǔ)償型光柵是非周期光柵，又稱為啁啾光柵（Chirp光柵）。
光纖Bragg光柵傳感器
光纖光柵是利用光纖中的光敏性制成的。所謂光纖中的光敏性是指激光通過摻雜光纖時(shí)，在纖芯內(nèi)產(chǎn)生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成永久性空間的相位，光纖光柵的折射率將隨光強(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)變化。而在纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，其作用的實(shí)質(zhì)就是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的（透射或反射）濾波器或反射鏡。
當(dāng)一束寬光譜光經(jīng)過光纖光柵時(shí)，滿足光纖光柵布拉格條件的波長將產(chǎn)生反射，其余的波長將透過光纖光柵繼續(xù)往前傳輸，利用這一特性可制造出許多性能獨(dú)特的光纖器件。
啁啾光纖光柵傳感器
與光纖Bragg光柵傳感器的工作原理基本相同，在外界物理量的作用下啁啾光纖光柵除了△λＢ的變化外，還 會引起光譜的展寬。
這種傳感器在應(yīng)變和溫度均存在的場合是非常有用的，啁啾光纖光柵由于應(yīng)變的影響導(dǎo)致了反射信號的拓寬和峰值波長的位移，而溫度的變化則由于折射率的溫度依賴性（ｄｎ／ｄＴ），僅影響重心的位置。通過同時(shí)測量光譜位移和展寬，就可以同時(shí)測量應(yīng)變和溫度。
長周期光纖光柵傳感器
長周期光纖光柵（ＬＰＧ）的周期一般認(rèn)為有數(shù)百微米， ＬＰＧ在特定的波長上把纖芯的光耦合進(jìn)包層：λｉ＝ （ｎ０－ｎｉｃｌａｄ）?Λ 。式中，ｎ０為纖芯的折射率，ｎｉｃｌａｄ為ｉ階軸對稱包層模的有效折射率。光在包層中將由于包層／空氣界面的損耗而迅速衰減，留下一串損耗帶。
一個獨(dú)立的ＬＰＧ可能在一個很寬的波長范圍內(nèi)有許多的共振，ＬＰＧ共振的中心波長主要取決于芯和包層的折射率差，由應(yīng)變、溫度或外部折射率變化而產(chǎn)生的任何變化都能在共振中產(chǎn)生大的波長位移，通過檢測△λｉ，就可獲得外界物理量變化的信息。 ＬＰＧ在給定波長上的共振帶的響應(yīng)通常有不同的幅度，因而ＬＰＧ適用于多參數(shù)傳感器。返回搜狐，查看更多
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測量光柵傳感器：分析測量光柵傳感器的測量精度
客戶在選購測量光柵傳感器時(shí)往往最關(guān)心的參數(shù)就是它能夠達(dá)到多少的精度，畢竟對于精度，是能否實(shí)現(xiàn)功能的一大重要因素，尤其是細(xì)小零部件檢測光幕，對于精度的要求就更高的，而且，如果精度達(dá)不到要求的話，是會影響我們要的效果的，但事實(shí)上，任何一家檢測光幕廠家的銷售以及客服都無法給出準(zhǔn)確的測量精度。
那是因?yàn)椋跍y量光柵傳感器這個品的設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)決定了，我們能夠的的最接近測量精度的穩(wěn)定參數(shù)就是測量光柵傳感器的分辨安諧》作為專業(yè)的測量光柵、檢測光幕廠家，安諧的測量光柵傳感器的分辨率指的它能夠分辨的最小物體的直徑，例如某客戶要的一個計(jì)數(shù)光幕，分辨率是2mm，這只是表明這塊測量光幕能感應(yīng)至少是2mm的物體。那么它的測量精度又有多少呢？安諧的測量光柵傳感器通過三角測量法，以及CCD光線接收鏡頭的光學(xué)測量的方法。當(dāng)測量分辨率在2mm時(shí)，即使是光線的簡單明暗差別都會對激光的反射以及強(qiáng)度產(chǎn)生影響。
如果測量環(huán)境中的水分或者微小固體等等偏多的話，光線在發(fā)射與返回過程還會產(chǎn)生折射以及衍射等光學(xué)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象同樣也會影響激光位移傳感器傳感器的測量精度的準(zhǔn)確性。所以當(dāng)有人把分辦率當(dāng)做測量精度的時(shí)候，你可以告訴他，他錯了在我們知道了激光位移傳感器的分辨率的時(shí)候，我們通常是這樣來估算他的測量精度其實(shí)，真正的測量光柵傳感器精度是指根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以得出這樣的結(jié)論：在絕對環(huán)境下的辨率測量的到的值。通常在普通的室內(nèi)測量環(huán)境中，該測量光柵傳感器的測量精度會等于辨率的3倍左右。當(dāng)然如果你能夠保證測量光柵傳感器在測量時(shí)的環(huán)境能夠有絕對的環(huán)境時(shí)，它的精度還是能夠和分辨率一樣的測量光柵傳感器的激光三角法非接觸測量具有結(jié)構(gòu)簡單、測量效率高、無測量應(yīng)力時(shí)處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于三維曲面的快速測量和逆向工程中。但是，激光三角法測量精度易受到其他因素影響如傳感器自身非線性誤差、被測表面特性等尤其是被測表面傾角度對其測量精度具有較大影響當(dāng)然，很多的測量光柵精度要求不是很高，一般都是在2mm以上，這樣子的話，是比較容易控制的，很多東西，簡單的東西復(fù)雜化反而讓我們的消費(fèi)者無法理解，具體的檢測光幕信息歡迎來電咨詢。
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測量光柵
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測量光柵一種特殊的光電傳感器，主要用于檢測，測量產(chǎn)品是否符合規(guī)定要求。與普通的對射式光電傳感器一樣，包含相互分離且相對放置的發(fā)射器和受光器兩部分。但其外形尺寸較大，為長管狀。檢測，測量光柵發(fā)射器產(chǎn)生的檢測光線并非如普通光電傳感器只有一束，而是沿長度方向定間距生成光線陣列，形成一個“光幕“，以一種掃描的方式，配合控制器及其軟件，實(shí)現(xiàn)檢測和測量物體外形尺寸的功能。
中文名
測量光柵
類 別
特殊的光電傳感器
包 括
發(fā)射器和受光器
外 形
長管狀
目錄
1
原理
2
分類
3
應(yīng)用場所
4
產(chǎn)品特點(diǎn)
測量光柵原理
編輯
語音
是一種感應(yīng)其接收的光強(qiáng)度變化的電子器件，包含光學(xué)系統(tǒng)、放大器和開關(guān)量輸出裝置。所有光電傳感器都使用調(diào)制光以排除周圍光源可能的影響，工作時(shí)，光電傳感器發(fā)射光線，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過時(shí)，根據(jù)檢測模式的不同，物體或吸收光線或?qū)⒐饩€反射到光電傳感器的收光器，從而導(dǎo)致收光器接收的光線強(qiáng)度產(chǎn)生變化，其變化值觸發(fā)開關(guān)信號輸出，實(shí)現(xiàn)檢測功能。測量光柵是一種特殊的光電傳感器，與普通的對射式光電傳感器一樣，包含相互分離且相對放置的發(fā)射器和收光器兩部分，但其外形尺寸較大，為長管狀。測量光幕發(fā)射器產(chǎn)生的檢測光線并非如普通傳感器般只有一束，而是沿長度方向定間距生成光線陣列，形成一個“光幕”，以一種掃描的方式，配合控制器及其軟件，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和測量物體外形尺寸的功能。光幕測量系統(tǒng)要正常工作需配備一個控制器，控制器使用軟件進(jìn)行編程設(shè)定，可提供多種掃描模式和檢測分析模式，而且可通過串行接口與PLC或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，傳遞控制或掃描結(jié)果，另外還可接入觸發(fā)信號控制掃描過程。
測量光柵分類
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糾偏光柵糾偏光柵主要用于精度糾偏和對中的檢測與測量;包括精度糾偏、在線糾偏，在線對中等類似的檢測和測量。
糾偏光幕圖冊
檢測方式： 單套單邊檢測-糾偏光幕兩套單邊檢測-糾偏光幕車輛分離檢測光柵主要用于車輛分離檢測、物體檢測、外形測量等應(yīng)用。在交通行業(yè)，SUNS系列車輛分離光幕是智能交通系統(tǒng)、公路收費(fèi)系統(tǒng)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)、公路計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)、超限檢測系統(tǒng)及其它交通控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。小零件檢測光刪主要用于極小物體的檢測。利用獨(dú)特的同步多光束紅外LED發(fā)射和接收產(chǎn)生精確的光線交叉斑。本系列光柵提供了一套簡單、經(jīng)濟(jì)、高可靠性的檢測小部件通過方案，而不用考慮部件通過的位置。尺寸檢測光柵高精度測量光幕適用于高精度的檢測和測量。包括在線檢測、精度糾偏、孔洞檢測和以上類似的檢測和測量。每套系統(tǒng)包括一對高分辨率光幕、和兩條電纜。
測量光柵應(yīng)用場所
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[1]
適用于在線丈量商品尺度及外形、糾編操控、對中操控、漲緊操控、經(jīng)過檢測、部件計(jì)數(shù)和沖壓件取出承認(rèn)以及相類似的應(yīng)用。
測量光柵圖冊
檢測光幕,又名紅外線檢測光柵 由發(fā)光器和受光器組成一組光幕。當(dāng)物體垂直穿過光幕時(shí)，根據(jù)遮擋光束數(shù)量變化情況可檢測出物體穿過光幕時(shí)的形狀變化；當(dāng)物體沿光幕平行移動時(shí)，根據(jù)光幕遮檔光束變化情況可檢測出物體的運(yùn)動方向；同樣也可以對穿過光幕的物體進(jìn)行計(jì)數(shù)和物體感應(yīng)。通常適用于各種訓(xùn)考廠、停車場車輛計(jì)數(shù)檢測，車輛分離檢測、收費(fèi)站車輛檢測、車輛超限檢查（長寬高）、閘機(jī)、通道客流量檢測、客車上下客人數(shù)檢測等等；物體運(yùn)動軌跡檢測、安全報(bào)警、人體探測、流水線檢測、自動化噴涂，產(chǎn)品計(jì)數(shù)檢測、落料計(jì)數(shù)檢測；物體尺寸≥2.5mm，≤5mm的檢測可選D30-精密檢測（2.5mm）系列產(chǎn)品（詳情請查閱產(chǎn)品介紹）；物體尺寸≥5mm，≤10mm的檢測可選D30-精密檢測（5mm）系列產(chǎn)品（詳情請查閱產(chǎn)品介紹）；物體尺寸≥10mm，≤20mm的檢測可選D20-精密檢測（10mm）系列產(chǎn)品（詳情請查閱產(chǎn)品介紹）；物體尺寸≥20mm，≤40mm的檢測可選D20-精密檢測（20mm）系列產(chǎn)品（詳情請查閱產(chǎn)品介紹）；物體尺寸≥40mm的檢測可選D20-精密檢測（40mm）系列產(chǎn)品（詳情請查閱產(chǎn)品介紹）；注明：其它非標(biāo)準(zhǔn)間距和光束數(shù)量均可定制。現(xiàn)貨高度：80mm～2000mm（其它保護(hù)高度可定制）；檢測距離：0.5m、1m、2m、3m、6m、12m；檢測信號輸出方式：數(shù)字量（RS485數(shù)據(jù)接口）、模擬量(電壓、電流)等；
測量光柵產(chǎn)品特點(diǎn)
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高靈敏度檢測：高靈敏度≤(n+1)*0.1ms；對電磁干擾，頻閃燈光、焊接弧光、日光燈、太陽光等光源有良好的抗干擾能力、雙回路保證；采用防松、鍍金航空插頭，確保連接牢靠；放反接保護(hù)，輸出短路保護(hù)；工作電壓范圍寬DC10V-DC30V均能可靠工作；抗震、防塵性好（端蓋、濾光片均有密封墊）；具有自檢故障報(bào)警功能。自動檢測故障，并忽略（屏蔽）有問題的光束，仍能保持正常工作，同時(shí)輸出報(bào)警信號。可定制用作人身保護(hù)、物體檢測、尺寸測量、和其它特殊用途；B
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2020-10-160
參考資料
1.
測量光柵
．中國工控網(wǎng)[引用日期2015-10-05]
測量光柵傳感器：測量光柵傳感器
公司名字 主營產(chǎn)品 所在地 聯(lián)系電話 深圳品拓科技有限公司銷售部 測量光柵 東莞真誠數(shù)碼科技有限公司 光柵傳感器價(jià)格,光柵傳.. 深圳市意普興科技有限公司 測量光柵,測量光幕,安全.. 深圳市俊豐科技有限公司 物體尺寸測量,物體輪廓.. 福州錦菲特自動化設(shè)備有限公司 ,MLG5-3100F812,.. 佛山市戴迪斯科光電有限公司 DAIDISIK,安全光柵,檢測.. 惠州福科機(jī)械配件有限公司 光柵傳感器 上海新亞科技有限公司 槽型光柵傳感器,德國倍.. 廣州安協(xié)立電子科技有限公司 安全光柵,測量光柵,紅外.. 南京倍魯圖自動化工程有限公司 光柵,傳感器,模塊,光電.. 深圳市潤天科技有限公司 光柵感應(yīng)器 上海為為自動科技有限公司 GIVI光柵尺,光柵尺 北京吉利吉祥自動化技術(shù)有限公司 法格光柵尺,FAGOR光柵尺.. 更多公司/廠家>>
