光栅尺测量系统主要由光源、透镜、标尺光栅、指示光栅、光敏元件和信号处理电路组成。信号处理电路又具有放大、整形和鉴向倍频功能。通常情况下,除标尺光栅与工作台装在一起随工作台移动外,光源、透镜、指示光栅、光敏元件和信号处理电路均装在一个壳体内,做成一个单独部件固定在机床上。这个部件称为光栅读头,其作用是将莫尔条纹的信号转换成所需的电脉冲信号。当标尺光栅随工作台一起移动时,光源通过聚光镜后,透过标尺光栅和指示光栅形成忽明忽暗的莫尔条纹(光信号);光敏元件把光信号转换成电信号,然后通过信号处理电路的放大、整形、鉴相倍频后输出或显示。为了测量转向,至少要放置两个光敏元件,两者相距1/4莫尔条纹节距,这样当莫尔条纹移动时,会得到两路信号相位相差π/2的波形;将输出信号送入鉴向电路,即可判断移动方向。
为提高光栅的分辨率,通常还用4倍频的方法细分。所谓4倍频细分,就是将莫尔条纹原来的每个脉冲信号,变为在0、π/2、π、3π/2时都有脉冲输出,从而使精度提高了4倍。若光栅栅距0.01mm,则工作台每移动0.0025mm,系统就会送出一个脉冲,即分辨率为0.0025mm。由此可见,光栅尺测量系统的分辨率不仅取决于光栅尺的栅距,而且取决于鉴相倍频的倍数n,即分辨率=栅距/n。
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