光栅传感器的结构及原理介绍

光栅传感器由光源、主光栅、指示光栅和光电元件几个主要部分构成。图9.1-6所示透射式光栅的结构原理。图9.1-7为反射式光栅的结构原理。

图9.1-6　透射式光栅的结构原理

图9.1-7　反射式光栅的结构原理

1.光源

过去采用钨丝灯泡，它有较小的功率，工作温度范围可从－40～130℃，但与光电元件组合时，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－60～100℃范围内工作，发射光的峰值波长为9100～9400Å，接近硅光敏三极管的峰值波长，因此有较高的转换效率，同时也有较快的响应速度（约2μs）。

2.光栅付(www.xing528.com)

由栅距相等的标尺光栅和指示光栅组成，两者在平行光的照射下形成莫尔条纹。标尺光栅是光栅测量装置中的主要部分，因此又称主光栅。整个测量装置的精度主要由标尺光栅的精度来决定。指示光栅比标尺光栅要短，两者相距为

式中 d——栅距；

　　 λ——有效光的波长。

标尺光栅一般固定在被测体上，且随被测体移动，其长度取决于测量范围，指示光栅与光电接收元件固定。

3.光电接收元件

光电元件是用来敏感两块相对运动的光栅所产生的莫尔条纹的移动。在选择光电元件时，要考虑灵敏度、响应时间、光谱特性、稳定性、体积和成本等因素，一般采用光电池和光敏三极管。硅光电池不需外加电压，受光面积大，性能稳定，但响应时间长，灵敏度较低。光敏三极管灵敏度高，响应时间短，但稳定性较差。