光柵傳感器指采用光柵疊柵條紋原理測量位移的傳感器。光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線密度為10～100線/毫米。由光柵形成的疊柵條紋具有光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測量精度。

　　傳感器由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測量系統(tǒng)四部分組成。標(biāo)尺光柵相對于指示光柵移動時(shí)，便形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。這些條紋以光柵的相對運(yùn)動速度移動，并直接照射到光電元件上，在它們的輸出端得到一串電脈沖，通過放大、整形、辨向和計(jì)數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號輸出，直接顯示被測的位移量。

　　光柵傳感器的技術(shù)特點(diǎn)：

　　1、高精度

　　衍射和干涉現(xiàn)象：光柵傳感器通過衍射和干涉現(xiàn)象來測量物體的特性，如位移、速度和角度等。這些光學(xué)現(xiàn)象使得光柵傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)高的測量精度，尤其是在小位移和高精度測量方面表現(xiàn)尤為突出。

　　莫爾條紋效應(yīng)：當(dāng)兩個光柵重疊并形成微小的夾角時(shí)，會產(chǎn)生明暗相間的條紋，即莫爾條紋。通過測量這些條紋的變化，可以精確地確定光柵的移動距離和方向。這種效應(yīng)大大提高了測量的準(zhǔn)確性。

　　2、高分辨率

　　光柵周期：光柵傳感器的分辨率與光柵的周期密切相關(guān)。光柵周期越小，其分辨率越高。現(xiàn)代光柵傳感器可以在1厘米寬度內(nèi)刻有幾千到上萬條刻痕，從而實(shí)現(xiàn)高的分辨率。

　　光纖光柵技術(shù)：光纖光柵傳感器利用光纖中的布拉格光柵結(jié)構(gòu)，通過外界物理量對光纖布拉格波長的調(diào)制來獲取傳感信息。由于光纖光柵的波長變化非常敏感，因此可以實(shí)現(xiàn)高的分辨率。

　　3、抗干擾能力強(qiáng)

　　電磁兼容性：基于光學(xué)原理工作，不受電磁干擾的影響。這使得它們在電磁環(huán)境復(fù)雜的場合，如電力系統(tǒng)和工業(yè)自動化中具有顯著優(yōu)勢。

　　穩(wěn)定性和可靠性：由于光信號的穩(wěn)定性和抗干擾性，光柵傳感器能夠在長期使用中保持高精度和高可靠性。

　　4、動態(tài)測量能力

　　實(shí)時(shí)監(jiān)測：能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)測量，易于實(shí)現(xiàn)測量及數(shù)據(jù)處理的自動化。這使得它們在需要實(shí)時(shí)監(jiān)測和快速響應(yīng)的應(yīng)用場景中非常有用。

　　多參數(shù)測量：某些類型的光柵傳感器，如長周期光纖光柵傳感器，可以在特定波長上將纖芯的光耦合進(jìn)包層，從而在多個共振帶上產(chǎn)生不同的響應(yīng)幅度。這使得它們能夠同時(shí)測量多種物理量。

　　5、適應(yīng)性廣泛

　　多種應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛應(yīng)用于電力、工業(yè)、航空航天、化學(xué)工業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域。它們能夠測量溫度、壓力、應(yīng)變等多種物理量，滿足不同領(lǐng)域的需求。

　　環(huán)境適應(yīng)性：盡管光柵傳感器對油污和灰塵較為敏感，但它們主要適用于實(shí)驗(yàn)室和環(huán)境較好的車間使用。在這些條件下，它們能夠發(fā)揮最佳性能。

　　6、自動化和智能化

　　數(shù)據(jù)存儲與分析：現(xiàn)代光柵傳感器系統(tǒng)通常配備有數(shù)據(jù)存儲、自檢、分析和異常情況記錄功能。這些功能使得光柵傳感器不僅能夠進(jìn)行高精度測量，還能夠提供全面的安全運(yùn)營報(bào)表，保證生產(chǎn)安全。

　　危險(xiǎn)狀況報(bào)警：光柵傳感器系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，并在檢測到危險(xiǎn)狀況時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。這進(jìn)一步提高了其在工業(yè)應(yīng)用中的可靠性和安全性。