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光栅的品种与精度

2017-04-28 13:53分类:机械维修 阅读:

  通常含义上讲,光栅按用处分有两大类,一类是物理光栅(亦称衍射光栅),另一类是计量光栅。物理光栅的刻线细密,线纹密度通常为200~500条/㎜,线纹彼此平行且间隔持平,称此间隔为栅距。则物理光栅的栅距通常为0.002~0.005㎜,首要是运用光的衍射原理,常用于光谱剖析和光波波长的测定。而计量光栅的刻线稍粗,线纹密度通常为25条/㎜、50条/㎜、100条/㎜、250条/㎜等,即:栅距为0.004~0.25㎜,首要是运用光的透射和反射景象,用于数控机床查看体系。因而,这儿所议论的光栅是指计量光栅。
计量光栅通常作为高精度数控机床的方位查看设备,是闭环操控体系顶用得较多的丈量设备,可以用作位移和转角的丈量,丈量精度可达几微米。别的,计量光栅的读数速率从每秒零到数十万次之高,十分适用于动态丈量。
计量光栅按形状可以分为长光栅(又称直线光栅)和圆光栅。长光栅用于查看直线位移,圆光栅用于丈量转角位移。按制造原理又可以分红玻璃透射光栅和金属反射光栅。
1.长光栅
(1)玻璃透射光栅是在玻璃的外表上用真空镀膜法镀一层金属膜,再涂上一层均匀的感光资料,用照相腐蚀法制成通明与不通明间隔持平的线纹,也有用刻蜡、腐蚀、涂黑技能制成的。玻璃透射光栅的特征是:
1)光源可以选用笔直入射,光电元件可直接承受光信号,因而信号崎岖大,读数头构造比照简略;
2)每毫米上的线纹数多,通常为每毫米100、125、250条,再经过电路细分,可做到微米级的分辩率。
(2)金属反射光栅是在钢尺或不锈钢的镜面上用照相腐蚀法或用钻石刀直接刻划制成的光栅线纹;金属反射光栅常用的线纹数为每毫米4、10、25、40、50条,因而,其分辩率比玻璃透射光栅低。此外,也可以把线纹做成具有必定衍射视点的定向光栅。金属反射光栅的特征是:
1)标尺光栅的线胀大系数很简略做到与机床资料一同;
2)标尺光栅的设备和调整比照便当;
3)设备面积较小;
4)易于接长或制成整根的钢带长光栅;
5)不易碰碎。
2.圆光栅
在玻璃圆盘的外环端面上,做成对错相间条纹,条纹呈辐射状,彼此间夹角(称为栅距角)持平。依据纷歧样的运用恳求在圆周内的线纹数也纷歧样。圆光栅通常有3种办法:
(1)六十进制,如圆周内的线纹数为:10800,21600,32400,64800等;
(2)十进制,如圆周内的线纹数为:1000,2500,5000等;
(3)二进制,如圆周内的线纹数为:512,1024,2048等。
3.计量光栅的精度
计量光栅的精度首要取决于光栅尺自身的制造精度,也便是计量光栅恣意两点间的过失。由于激光技能的翻开,光栅的制造精度得到很大行进,如今光栅精度可抵达微米级,再经过细分电路可以抵达0.1μm、乃至更高的分辩率,如:0.025μm。
多见的光栅查看体系的作业原理都是依据莫尔条纹的构成原理进行作业的,莫尔条纹是由若干光栅线纹干与构成的,其对光栅各线纹之间的栅距过失具有均匀效应,所以栅距不均匀所构成的过失得以恰本地被批改。表列了几种光栅的精度数据。表中“精度”指两点间最大均方根过失。


表 各种光栅的精度
从上表可以看出,各种光栅中以玻璃衍射光栅的精度为最高。

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