透射式光柵傳感器的結構和工作原理

  光柵的基本元件是主光柵和指示光柵。它們是在一塊長條形光學玻璃上，均勻刻上許多明暗相間、寬度相等的刻線，如圖14-1（a）所示。常用的光柵每毫米有10、25、50、100和250條線。主光柵的刻線一般比指示光柵長。若刻線寬度為a，縫隙寬度為b，則w=a+b為光柵節距或柵距。通常取a=b=W/2.

  若將兩塊光柵（主光柵、只是光柵）疊合在一起，并且使它們的刻線之間成一個很小的角度θ，如圖14-1（b）。由于遮光效應，兩塊光柵的刻線交處形成亮帶，而在一塊光柵的刻線與另一塊光柵的縫隙相交處形成暗帶，在與光柵刻線垂直的方向，將出現明暗相間的條紋，這些條紋就稱為莫爾條紋。       

  如果改變θ角，兩條莫爾條紋間的距離B也隨之變化。由圖14-1（b）可知，條紋間距B與柵距W和夾角θ角有如下關系：

  將兩塊光柵沿著垂直于刻線方向相對移動時，莫爾條紋沿著刻線方向移動，光柵移動一個節距W，莫爾條紋也移動一個間距B。

  從式14-1可知，θ越小，B越大，使得B>>W，即莫爾現象有使柵距放大的作用，因此，讀出莫爾條紋的數目比讀出光柵刻線要方便的多。通過光柵柵距的位移和莫爾條紋的對應關系，就可以容易地測量莫爾條紋移動數，獲取小于光柵柵距的微小位移量。

  透射式圓盤光柵如圖14-2（a）所示。光柵盤內是一個定位圓（φ=w/2），兩條相鄰刻線的教教為角距離。通常在圓盤上刻有1080~648000條線。將兩塊具有相同柵距W的圓光柵疊合在一起，使其圓心O與O’之間保持很小的偏差量c，于是光柵各個部分的夾角θ將不同，便形成了不同曲率半徑的圓弧莫爾條紋，如圖14-2（b）所示。