浅谈光栅传感器的原理与维护保养

主要应用于：

1、各类测量机构、仪器的位移测量：弹簧试验机、三坐标机、投影仪；2、各类机床的数显系统：车床、铣床、磨床、镗床、电火花、钻床等；3、各类数控机床的配套使用：数控铣、加工中心、数控磨等；

4、光栅尺配接PLC,用于各类自动化机构的位移测量。

光栅传感器结构：

光栅传感器是有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活动部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。

光栅尺的工作原理：

常见光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度来放置两个光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积*小，挡光效应*弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反，距交叉点较远的区域，因光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带，从而便形成了我们所见到的莫尔条纹。

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。

莫尔条纹特征：

（1）莫尔条纹的变化规律两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律近似正（余）弦函数，变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。

（2）放大作用在两光栅栅线夹角较小的情况下，莫尔条纹宽度W和光栅栅距ω、栅线角θ之间有下列关系。式中，θ的单位为rad，W的单位为mm。由于倾角很小，sinθ很小，则W=ω/θ若ω=0．01mm，θ=0.01rad，则上式可得W=1，即光栅放大了100倍。

（3）均化误差作用莫尔条纹是由若干光栅条纹共用形成，例如每毫米100线的光栅，10mm宽度的莫尔条纹就有1000条线纹，这样栅距之间的相邻误差就被平均化了，消除了由于栅距不均匀、断裂等造成的误差。

光栅尺的安装实例：

光栅尺的维护和保养

1、如果有条件，*好为光栅尺通上干净的（经过过滤、干燥的）压缩空气，这样可以防止光栅尺的周围的油、液、气进入光栅尺内部，污染光栅尺。

2、光栅尺外尽可能外加保护罩，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壳体内部。

3、定期检查各安装联接螺钉是否松动，尤其是固定读数头的螺丝。很多时候，读数头固定螺丝松动会造成机床直线轴暴走或不能回参考点。

4、为保证光栅尺传感器使用的可靠性，可每隔一定时间要用无水乙醇清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面，保持玻璃光栅尺身的清洁。

5、光栅尺严禁剧烈震动及摔打，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂。

6、在安装光栅尺和读数头时，特别要注意读数头与光栅尺的距离，或远或近都可能造成读数头的损坏或光栅尺壳体内的刻度的破坏，甚至报废光栅尺。