光栅传感器的工作原理 光栅传感器由什么组成

关于光学的应用很多，传感器在我们日常生活中也经常会用到。什么是光栅传感器？今天带来的是光栅传感器的结构原理及应用，下面对光栅传感器详细介绍一下。

首先来看看，什么是光栅传感器？

光栅传感器是指利用光栅莫尔条纹原理来测量位移的传感器。

光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝组成的光学器件。常用的光栅是通过在玻璃板上雕刻大量平行刻线而制成的。刻痕是不透明的部分，两个刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一条缝。精制的光栅在1cm宽度内有数千甚至数万个缺口。

这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅，也有利用两凹口之间反射光衍射的光栅。例如，在表面刻有许多平行的凹口并带有金属层，两个凹口之间的光滑金属表面可以反射光线，这种光栅就变成了反射光栅。光栅形成的莫尔条纹具有光学放大和平均误差效应，可以提高测量精度。

光栅传感器由四部分组成：直尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统。当标尺光栅相对于指示光栅移动时，它会形成大致呈正弦曲线分布的明暗莫尔条纹。

这些条纹以光栅的相对速度移动并直接照射在光电元件上。在其输出端获得一系列电脉冲。数字信号输出通过放大、整形、方向识别和计数系统产生，直接显示被测位移。

光栅传感器的结构首先，我们来看看光栅传感器是如何组成的。光栅传感器的结构由光源、主光栅、指示光栅、通光孔、光电元件组成。下面，小编将对光源、光栅对、通光孔以及受光元件予以介绍。

1、光源：钨丝灯泡，功率较小，与光电元件配合使用时，转换效率低，使用寿命短。半导体发光器件，如砷化镓发光二极管，可以在该范围内工作，发射光的峰值波长与硅光电晶体管接近。因此，它们具有高转换效率和快速响应速度。

2、光栅对：由等栅距的主光栅和指示光栅组成。主光栅和指示光栅相互重叠，但并不完全重叠。两条网格线之间会有一个小角度交错，以获得莫尔条纹。通常，主光栅是可移动的。它可以独立移动，也可以随被测物体移动。其长度取决于测量范围。指示光栅相对于光电器件固定。

3、通光孔：光孔是发光体与受光器之间的通路，一般呈条状，其长度由受光器的排列长度决定，宽度由受光器的大小决定。光接收器。它张贴在指令光栅板上。

4、受光元件：受光元件用于感知主光栅运动时产生的莫尔条纹的运动，从而测量位移。在选择光敏元件时，必须考虑灵敏度、响应时间、光谱特性、稳定性和体积等因素。

光栅传感器选型指南

1、根据检测对象及检测类型确定选型首先要考虑何种原理的传感器，需要多方面的因素才能确定。确定选用何种类型的传感器，再考虑传感器的具体指标。

2、灵敏度的选择在线性范围内灵敏度越高越好

3、线性范围线性范围是输出与输入成正比的范围，再次范围内灵敏度保持定值。

4、稳定性

5、传感器在使用一段时间后，其性能保持不变的能力。

在使用传感器之前应对其使用环境进行调查，并根据环境使用合适的传感器，或采取适当的措施减少环境的影响。

光栅传感器的原理在了解了光栅传感器的组成之后，我们再来看看光栅传感器的原理是什么。

当指示光栅缓慢移动时，传感器的刻度光栅会产生莫尔条纹。莫尔条纹的特点是它们是按照正弦规律分布的，这些条纹会呈现明暗。

此外，光栅运动的速度决定了条纹的运动，这些运动会反映在光电元件上。此外，在光栅传感器的输出端，会得到一系列电脉冲信号。然后经过相应的放大、整形等处理，直接显示出测得的位移值一般来说，我们理解传感器会有两种光路形式，包括透射光栅。这类光栅的光栅线出现在工业玻璃等透明材料上;还有一种反射光栅，就是这种光栅的光栅。线条出现在金属顶部，例如不锈钢，可以强烈反射。

对于光栅传感器来说，其最大的优势在于量程大、精度高。在应用方面，我们了解到，这种类型的传感器广泛用于程控和数控机床，以及三坐标测量机构。对静态和动态圆角位移和线性位移的测量可以起到很好的效果。此外，它也非常适合机械振动和变形测量等应用。

光栅传感器的应用范围在了解了光栅传感器的组成结构以及原理之后，在最后，我们再共同来看看光栅传感器的应用场合有哪些，以方便我们更好地去运用光栅传感器。

光纤光栅传感器在其他领域也得到了应用，其在很多方面的性能比传统机电传感器更稳定、更可靠、更准确。 光纤光栅传感器可用于传感和测量应力、应变或温度等物理量，具有较高的灵敏度和测量范围。 通过在光纤的几个部分写入不同光栅间距的光纤光栅，可以同时测量几个部分相应的物理量和变化，实现准分布式光纤传感。

总之，光纤光栅传感器的应用是一个方兴未艾的领域，具有非常广阔的发展前景。光栅传感器通常用作机床定位、长度和角度测量仪器中的测量元件，用于测量速度、加速度、振动等。