反射式光栅检测装置原理图

⑴ 光栅传感器的工作原理简单介绍

 【导读】一般的对于光栅传感器来说，它是一种利用光栅叠栅的条纹原理，对其进行测量位置移动的传感器类型。相对于光栅的定义，我们具体的可以解释成在长条形光学玻璃上进行密集相同距离的平行刻线，具体的密度可以达到每毫米出现10到100个线。那么对于这类光栅传感器的工作原理到底是怎么样的呢？下面就让小编来为大家解释。
一般来讲光栅所发射出的叠栅条纹，在某种程度上含有光学放大的效果还有一种误差平均的效应。正是因为这样的特性才使其具有提高测量精度的效果。从它这种类型的传感器上，我们可以了解到它的结构是这样的，它是标尺、指示光栅以及光路以及测量系统这几个部分结合而成的。

传感器

其基本的原理是这样的，当指示光栅慢慢的进行移动的时候，传感器的标尺光栅就会产生出叠栅条纹。这个叠栅条纹的特征是依照正弦规律进行分布，并且这些条纹会呈现出明暗相间的样子。
再者，光栅运动的速度决定了条纹的移动情况，而这些都会反映到光电元件上面。此外在光栅传感器的输出一端，会获得一串电脉冲信号。然后经过放大还有整形等相应的处理，从而会直接的展现出被测的一个位移数值。

传感器

一般的我们了解传感器会有两个类型的光路形式，其中包含透射式光栅，这类光栅的栅线是出现在像工业玻璃等透明的材料上面；还有就是反射式光栅，这类光栅的栅线出现在金属上面，这种金属例如不锈钢等，可以进行强反射。

传感器

对于光栅传感器来说，它的最有优势的地方就在于它的大量程还有高精度。在应用上，我们了解到的是，这类传感器很广泛的应用在程控以及数控机床，还有三坐标测量的机构上。对于静动态整圆角位移以及直线位移的测量能起到很好的效果。此外对于机械振动以及变形测量等方面的应用，也是相当出色的。
对于光栅Bragg波长lB会有以下的公式衡量:lB=2nL。这个等式里面的n代表芯模的有效折射率；而L则代表光栅的周期。

传感器

通过上面的理解，我们可以看到光栅传感器的巧妙原理。我们利用这样的一个等量关系就可以轻易的测量出电场物理量。此外还可以轻易的实现应力与温度的测量。因此我们不得不说，随着这项技术的不断发展，我们的相应的测量技术也会逐渐的提高。

⑵ 光栅式传感器的光纤光栅传感器的工作原理

我们知道，光栅的Bragg波长lB由下式决定：
lB=2nL ⑴
式中，n—芯模有效折射率； L—光栅周期。
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，通过测量物理量变化前后反射光波长的变化，就可以获得待测物理量的变化情况。如利用磁场诱导的左右旋极化波的折射率变化不同，可实现对磁场的直接测量。此外，通过特定的技术，还可实现对应力和温度的分别测量和同时测量。通过在光栅上涂敷特定的功能材料（如压电材料），对电场等物理量的间接测量也能实现。
1、啁啾光纤光栅传感器的工作原理
上面介绍的光栅传感器系统，光栅的几何结构是均匀的，对单参数的定点测量很有效，但在需要同时测量应变和温度或者测量应变或温度沿光栅长度的分布时就显得力不从心。此时，采用啁啾光纤光栅传感器就就是一个不错的选择。
啁啾光纤光栅由于其优异的色散补偿能力而应用在高比特远程通信系统中。与光纤Bragg光栅传感器的工作原理基本相同，在外界物理量的作用下，啁啾光纤光栅除了DlB的变化外，光谱的展宽也会发生变化。这种传感器在应变和温度均存在的场合是非常有用的。由于应变的影响，啁啾光纤光栅反射信号会拓宽，峰值波长也会发生位移，而温度的变化则由于折射率的温度依赖性（dn/dT），仅会影响重心的位置。因此通过同时测量光谱位移和展宽，就可以同时测量应变和温度。
2、长周期光纤光栅（LPG）传感器的工作原理
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，其公式如下：
li=(n0- niclad）·L ⑵
式中，n0—纤芯的折射率；niclad—i阶轴对称包层模的有效折射率。
光在包层中将由于包层/空气界面的损耗而迅速衰减，留下一串损耗带。一个独立的LPG可能在一个很宽的波长范围上有许多的共振，其共振的中心波长主要取决于芯和包层的折射率差，由应变、温度或外部折射率变化而产生的任何变化都能在共振中产生大的波长位移，通过检测Dli，就可获得外界物理量变化的信息。LPG在给定波长上共振带的响应通常有不同的幅度，因而适用于构建多参数传感器。

⑶ 光纤光栅传感器的原理(文字表示)

光栅式传感器（optical grating transcer）指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。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。

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，通过测量物理量变化前后反射光波长的变化，就可以获得待测物理量的变化情况。如利用磁场诱导的左右旋极化波的折射率变化不同，可实现对磁场的直接测量。

⑷ 反射光栅原理

反射式光栅是发光器和接收器在同一边，由发光器发出的光束通过反光板反射到接收器上，形成光幕或光栅。

⑸ 光栅尺的原理及结构

结构：

光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床固定部件上，光栅读数头装在机床活动部件上，指示光栅装在光栅读数头中。右图所示的就是光栅尺的结构。

光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多，根据读数头结构特点和使用场合分为直接接收式读数头(或称硅光电池读数头、镜像式读数头、分光镜式读数头、金属光栅反射式读数头）。

原理：

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。

(5)反射式光栅检测装置原理图扩展阅读

使用注意事项

（1）光栅尺传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。

（2）尽可能外加保护罩，并及时清理溅落在尺上的切屑和油液，严格防止任何异物进入光栅尺传感器壳体内部。

（3）定期检查各安装联接螺钉是否松动。

（4）为延长防尘密封条的寿命，可在密封条上均匀涂上一薄层硅油，注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。

（5） 为保证光栅尺传感器使用的可靠性，可每隔一定时间用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面，保持玻璃光栅尺面清洁。

（6） 光栅尺传感器严禁剧烈震动及摔打，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂，光栅尺传感器即失效了。

⑹ 光栅测量原理

复测量光栅是一种特殊制的光电传感器，与普通的对射式光电传感器一样，包含相互分离且相对放置的发射器和收光器两部分，但其外形尺寸较大，为长管状。测量光幕发射器产生的检测光线并非如普通传感器般只有一束，而是沿长度方向定间距生成光线阵列，形成一个“光幕”，以一种扫描的方式，配合控制器及其软件，实现监控和测量物体外形尺寸的功能。

⑺ 光栅工作原理

光栅的工作原理：

一、折射原理

利用光栅视觉软体把不同的图案转化成光栅线数，利用光栅折射的原理，在不同的角度呈现出不同的图案，如右图所示，不同规格的光栅会有不同的折射效果与折射角度，观赏距离也会有所不同，所以在设计光栅效果图档的时候，必须先了解光栅才能设计出符合光栅特性的设计图。

二、视觉效果

光栅效果可以分为以下几种：立体[3D]、两变[Flip]、变大变小[Zoom]、爆炸[Explosion]、连续动作[Animation]、扭转[Twist]等，其实可以更简化分类为：立体[3D]、变图[Flip]，在变图中就涵盖所有变化的效果，这些效果可以透过许多市面上的动画软体、绘图软体、网页多媒体软体，产生所需要的分解图档，经由光栅视觉软体将分解图合成为光栅线数即可将平面的效果做成立体[3D]、变图[Flip]的特殊效果。

注意事项：

图层必须独立且影像完整。

图档解析度300dpi。

档案格式必须为PSD档，[CMYK、RGB]皆可。

背景图层必须出血至少1CM。

三、光栅原理

光栅也称衍射光栅。是利用多缝衍射原理使光发生色散（分解为光谱）的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝（刻线）的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。

四、分光原理

对于给定的光栅，不同波长的同一级主级大或次级大（构成同一级光栅光谱中的不同波长谱线）都不重合，而是按波长的次序顺序排列，形成一系列分立的谱线。这样，混合在一起入射的各种不同波长的复合光，经光栅衍射后彼此被分开。这就是衍射光栅的分光原理。

(7)反射式光栅检测装置原理图扩展阅读：

光栅主要有：狭缝光栅和柱镜光栅两类，狭缝光栅即线型光栅是最早较为成熟的光栅，其成像原理为针孔成像的原理。 因这种光栅比较容易制作，技术难度不大，所以在十几年前就有制作非常优美的大幅狭缝光栅立体灯箱广告出现。现今一些立体制作公司仍乐于用狭缝光栅立体灯箱参与展览，效果是不错，但狭缝光栅立体灯箱有以下缺陷：透光率仅20%～30%，不环保，不节能，照明灯多耗能大，发热大，室外亮度不够，仅适用于室内。

柱镜光栅种类繁多主要有板材和模材两大类，其成像原理为弧面透镜折射反射成像原理。柱镜光栅潜力较大，室内外打不打灯都可使用，市场普及率正不断扩大。光栅膜材曾一度因具有价格竞争力而风靡过一阵，但由于柱镜光栅板价格的逐步下降，以及膜材需要粘贴及技术还有待提高的原因使其竞争力未显突出。

⑻ 光栅式指示表检定仪的工作原理

光栅式指示表检定仪是利用光栅测长原理，把直线位移变成电信号，经前置放大、分相、整形、电子细分，将脉冲信号进行记数和显示，并利用微处理器进行数据处理，最后由微型打印机打印出检定数据和结果。其框图如下 。
光栅测长的原理是将光源发出的光，通过望远系统变为平行光，照射到栅线面相对的透射式标尺光栅和指示光栅上，当标尺光栅相对固定的指示光栅沿栅线垂直方向移动时，则所产生的明暗相间的莫尔条纹沿栅线方向移动。两块光栅尺相对移动一个栅距，莫尔条纹的光强周期地变化一次，并扫过安放在指示光栅前的四只光电元件，从而产生两路正弦电信号，经电路系统处理后，变成脉冲信号。由于仪器测杆与标尺光栅刚性连接，故测杆位移L与脉冲信号的关系可用下式表达
L=A?N=
式中，A—脉冲当量；n—电路细分能力；k—光栅线纹密度；N—脉冲数。
脉冲当量是每一个脉冲相当的位移尺寸。设n=100，k=100，N=1，则
L=×1=0?1μm
上式说明，当采用100线光栅时，电信号经过100细分后，测杆每移动0?1μm，电路将给出一个电脉冲。由微机记取脉冲数即可准确地得到被测尺寸大小。

⑼ 试述光栅测量装置的组成及工作原理

1．光栅测量装置的组成：
德国HEIDENHAIN公司生产的长光栅测量装置基本结构主要包括三大部分：光栅尺（定尺）、扫描头、滑动头入EXE＊＊＊（＊＊＊表示型号代码）。
光栅尺：一般固定在数控机床的导轨旁边或床身上，光栅尺里的主光栅一般每隔5cm、5cm、10cm都有一个零标记，定尺上面安装了两个密封塑料条，以防止扫描头滑动时脏污物进人。
扫描头：一般固定在工作台或活动部件上，跟随一起移动。其组成包括指示光栅、光源、透镜、光电元件。放大电路，其中光源一般选用灯丝灯泡或发光二极管，光电元件选用硅光电池，一般为三组，六个硅光电池。
EXE＊＊＊：主要是把扫描头输出的信号通过放大、脉冲整形、倍频等处理，输出脉冲序列信号。
2．光栅测量装置工作原理：
光栅尺与扫描头之间的相对运动，也就是把数控机床的位置变化，通过光栅测量装置内的两组光电池变成相位差900的电信号，其中每组由两个相差1800的光电池接成推挽形式。另外一组光电池也接成推挽形式直接感测零标志信号，它们输出的电信号分别为人；人人。
扫描头（滑动头）输出的信号经 EXE＊＊＊处理后变成脉冲方波Ual、UaZ、Uao，另外还有一个由自身产生的报警信号Us，此信号在光栅污染、输人电缆线断或灯泡损坏等原因造成通道放大器输出信号为零，驱动电路由低电平变成高电平输出时产生。最后这7个信号输到测量板或位置控制板进行处理，其中Ual、UaZ相位差900。