介绍一种数字式万能测长仪

本文介绍一种数字式万能测长仪。该仪器与传统的万能测长仪相比,不同之处在于读数方式采用了光栅数显技术,每毫米100线对的光栅,经两块光栅透光和遮光效应后,转化成原始电信号,该信号由数显表进行1 x 5 x 4倍频后,以七位数码管显示测量结果。其原理如图1所示,图2是相应的波形图。一、光栅传感器光栅传感器是将机械线位移转换成电信号     

JGW-IS型数字式万能工具显微镜的光栅数显装置

JGW-1S型数字式万能工具显微镜简称数万显(见本刊1978年第5期封面照片),是一种精密光学计量仪器,仪器应用光栅计量技术降机械长度位移转换成电信号,经电子细分形成计数脉冲,达到被测工件直接由可逆计数器显示测量值,最后还可用打印机进行记录。仪器的测量范围纵向为200毫米,横向为100毫米,数显装置的最小读数为0.5微米,测量速度最快为200毫米/秒。本文重点介绍JGW-1S型“数万显”数显部分的实际应用电路。一、光电传感器光电传感器的作用是把光栅组形成的莫尔条纹转换成具有一定幅值的四相正弦电信号,     

关于光栅式量仪光栅的调整与步骤

光栅式量仪是基于用光栅通过光电元件实现光电转换的仪器。该仪器的基准元件是光栅。因此 ,如何调整光栅是满足光栅式量仪准确度的关键。在调整光栅过程中 ,主要从调整光栅间隙和莫尔条纹这两方面着手。下面分别加以叙述。一、光栅间隙尺寸的选择用主光栅和指示光栅形成莫尔条纹时 ,为避免擦伤 ,不允许零间隙。这样 ,在主光栅和指示光栅之间形成一段距离。这段距离 ,我们称为光栅间隙。光栅间隙的选择是很重要的。间隙是否正确 ,直接影响莫尔条纹的清晰度和光电信号强弱。间隙小时 ,莫尔条纹反差强 ,灯丝发散角的影响和光轴与光栅表面不垂直…     

CCD用于莫尔条纹细分的技术

应用ＣＣＤ元件进行光栅莫尔条纹的细分是一项新技术。它利用ＣＣＤ具有自扫描能力的特点，能将光强随空间分布的莫尔条纹信号转换成随时间变化的电信号，光电信号的时间位相对应于莫尔条纹的空间位相。通过适当的电路处理，给出信息的过零点到ＣＣＤ起点的方波。采用单片机测脉宽的方法，即可实现莫尔条纹位相的高倍率细分。实验结果表明，分辨率可达到０．０２μｍ，线性也较好。     

采用软件细分技术的光栅测角仪

本文叙述的光栅数显测角仪,采用计算机软件对光栅莫尔条纹信号实现了400细分,与用硬件细分莫尔条纹信号方法相比,该整机具有成本低廉、准确度高、显视直观、并可根据需要进行实时控制、操作简单等特点。     

基于增量式光电编码器细分的自适应滤波技术研究

利用光栅副调制原理,在建立了光栅副调制几何光学模型与物理光学模型的基础上,提出了一种针对增量式编码器细分的自适应滤波方法。分析莫尔条纹光电信号输出波形不确定的原因,通过自适应滤波方法将高频信号滤除保留基频信号。自适应滤波效果等价于一个中心频率为基频的窄带带通滤波器,当基频随机变化时其通带也会随之改变。实验证明采用这种自适应滤波技术可以较好地滤除计数信号中除基频外所有高频分量,使莫尔条纹光电信号输出波形趋近于标准正弦波,将信号失真量减小了约7/8。     

计量光栅信号质量综合评价系统

光电轴角编码器中的莫尔条纹信号质量决定了整个系统的细分精度。计量光栅信号质量综合评价系统由编码器、数据采集卡和相应的软件组成，采用一种以莫尔信号离散采集和数据处理为主的数字化检测方法，实现了莫尔条纹信号质量各项指标的评价，对提高测量精度以及光栅系统的设计具有一定意义。     

VI在光栅数显上位机数据处理中的应用

文中简要介绍了光栅检测装置在国内外的发展动态及光栅尺传感器的工作原理、光栅莫尔条纹信号的辨向和数字细分技术。提出了基于VI的PC上位机同GSN4100系列数显表进行通信,充分利用LabVIEW语言的图形化编程及数据采集、数据分析、数据显示、和数据存储等优点,从而实现测量数据的保存、查看、打印等数据处理操作。该系统已通过测试验收,运行状况良好。     

反射光学式位移检测系统

系统由半导体激光器、聚焦镜头、反射式标尺光栅、四裂相指示光栅和光电接收元件组成。该系统具有光学两倍频作用和大光栅副间隙下使用及间隙对莫尔条纹信号调制度不敏感等特点,并且整体结构分离式、小型化和轻型化,在各类精密测量装置和精密加工仪器中将得到越来越广泛的应用。本文介绍这种反射光学式位移检测系统的结构原理,系统特点和应用。     

光栅微振动测试传感技术的研究

提出了一种微弱地震波信号新的检波理论和方法．设计了一种测微振动传感器，采用光栅谐振子为敏感元件，将地震的机械信号转换成光调制信号——莫尔条纹，再用光电器件将其转换成数字化电信号．采用80倍细分技术，使传感器分辨力达到125nm；用MATLAB软件对PIC单片机记录的信号进行振动过程重构．结构中设计了横向限振片和光栅调节器，对光栅间隙、光栅间纵横向夹角进行调节，有效地限制了光栅间隙及角度的变化产生的误差．同时也校正了光栅的累积误差．有效地抑制了横向振动，提高了系统精度，同时可降低对该系统的横向限振要求，有利于结构设计．由于该传感器直接将地震的机械信号以脉冲数字信号输出，避免了器件精度不同对传感器输出数据质量的影响，简化了组装工艺．重点介绍了光栅数字地震检波器的结构设计、理论分析、辨向细分技术等．最后给出了测试数据和结论．     

关于元光栅莫尔条纹方程的讨论

目前,光栅技术在长度计量领域中得到了广泛应用。大家知道,光栅传感器信号转换的基础是利用两块具有规则周期的光栅迭合时所形成的莫尔条纹。因此,分析各种光栅迭合时的莫尔条纹方程及其特点,是正确设计和正确使用光栅传感器的重要前提。有关长光栅莫尔条纹方程的分析,文献[1]从衍射原理出发,文献[2]按几何光学处理,均有详尽的分析。值得指出的是:两者从不同角度出     

基于电子光栅拍频原理的莫尔等高线测量术

本文报导用电子振荡信号形成“参考光栅”,基于电信号拍频原理产生等高线条纹的光电结合型莫尔轮廓术。用相位法对椭圆柱面样品进行逐点扫描测量,测得相邻等高线高差△z≈4.5mm,测量精度为±1mm。用1/25秒采样速率对缓慢运动的人手进行了实时三维形状测量。这种技术适合用于复杂曲面的非接触三维测量,或用于机器人视觉传感器。     

无衍射光莫尔条纹空间直线度测量的原理与实验

提出用无衍射光和莫尔条纹进行空间直线度测量的技术。无衍射光用作直线基准并照射在一环光栅上，由于无衍射光斑也是一系列环状条纹，因此光栅上将发生莫尔条纹，光栅固定在移动物体上，若运动轨迹偏离无衍射光的中心线，莫尔环就将发生偏离，莫尔环的偏离量数倍于光栅的偏离量，由此产生一放大的二维直线度信号，图像处理技术用于计算机莫尔环的中心，理论和实验表明，该方法具有高灵敏度和抗激光漂移的优点。     

细光栅自成像光电轴角编码器

根据光栅自成像原理,由波长为690nm的半导体激光器、准直透镜、光电接收元件和光栅等组成细光栅自成像光学系统,得到高质量的莫尔条纹信号。以此信号为基础的细光栅光电轴角编码器具有精度高、频响高、易于实现小型化等优点。该技术是提高光电轴角编码器测角精度和环境适应性的一种新的实用的解决途径。     

光栅莫尔条纹细分及辨向方法研究

提出了一些新的基于数字处理技术的莫尔信号细分及辨向方法.单光栅副莫尔条纹采用差值细分方法;双光栅副莫尔条纹采用乘积细分法.将信号进行区间划来实现辨向.实验采用DSP器件内置的高速A/D模块实现数/模转换,利用DSP专用指令实现信号的滤波、细分和辨向.实验结果表明,单光栅副和多光栅副的细分精度分别为3"和0.3".     

基于泰伯-莫尔效应的滚转角测量方法及其图像处理

针对同一物体首尾或不同位置的滚转角测量,提出了一种基于泰伯-莫尔效应的测量方法,其主要原理是利用Ronchi光栅形成的泰伯像与第2块Ronchi光栅形成莫尔条纹,两个光栅的夹角即为滚转角,泰伯-莫尔条纹的宽度和倾角会随滚转角的变化而变化,通过对泰伯-莫尔条纹宽度和倾角的计算可获得光栅副滚转角的大小.基于以上方法,建立了一种滚转角测量系统,并对条纹图像进行处理与分析.理论分析和实验结果表明该方法可以实现±5 400 arcsec范围内滚转角的测量,并且最小分辨力为0.78 arcsec.     

应用光栅自成像的编码器莫尔条纹信号提取

为解决高密度圆光栅的工程应用难题,应用光栅自成像原理,用较大的光栅副间隙获得了高质量的莫尔条纹信号.文中用傅里叶光学理论分析了单色平面波照明下的双光栅菲涅耳衍射场,建立了双光栅菲涅耳衍射场光强分布的数学模型,并用MATLAB软件对光栅菲涅耳衍射像光强分布和莫尔条纹信号进行了数值仿真,分析了各种参数对莫尔条纹信号的影响,最后通过信号提取实验对理论分析进行了验证.     

两种莫尔条纹信号对光栅系统测量精度的影响

对两种莫尔条纹（光闸条纹和横向条纹）信号的谐波含量以及它们对光栅系统测量精度的影响进行了分析，并用实测数据加以比较，指出在光栅系统中，取横向莫尔条纹信号的谐波量小，正弦性好，细分误差小，在其它参数相同的情况下，可提高系统的测量精度2倍左右。     

基于莫尔条纹的自准直测角技术

针对方位瞄准过程中的强光干扰问题,在结合光电自准直测角和光栅测长原理的基础上,提出了基于莫尔条纹的自准直测角方法.分析了基于莫尔条纹自准直测角原理,即利用自准光栅像和透射光栅重叠产生莫尔条纹,将角量变化转变为线量变化进行测量.根据该原理设计了光学系统,建立了基于莫尔条纹自准直测角的数学模型,给出了理论计算公式,并进行了测量精度分析.理论计算结果显示,在±15′的视场范围内,系统精度达到1″,优于采用狭缝时光电自准直测量的精度.     

长光栅数字显示装置在大型工具显微镜上的应用

为了提高大型工具显微镜(后简称大工显)的测量精度和效率,我们在上海光学仪器厂60年代生产的用千分尺读数的大工显上安装了长光栅数字显示读数装置。图1为长光栅读数装置的安装位置图。长光栅读数头装在工作台下面,纵横各一个,主光栅尺固定在机上。测量床时,安装在读数头内的指示光栅随工作台一起移动,于是出现明暗交变的莫尔条纹投射到