莫尔条纹技术

第２１卷第４期　

２００８年１２月出版　大学物理实验　

ＰＨＹＳＩＣＡＬ　Ｅ】ａ）ＥＲｎＩＥＮＴ　ＯＦ　ＣＯｔ．Ｔ．Ｖ．ＧＥ　Ｖ０】．２ｌ　Ｎｏ．４　

Ｄｅｃ．２０ｏ８　

文章编号：１００７—２９３４（２００８）０４—００５９一ｏ４　

基于莫尔条纹的测距实验装置设计　

叶大梧　李龙林　王小勇　

（重庆大学，重庆，４ＪＤｏｏ４４）　

摘　要设计了以莫尔条纹为基础的距离测量实验装置；分别做了莫尔条纹栅距Ｂ与　

两光栅夹角口的关系实验和两光栅相对移动距离ｄ与莫尔条纹明暗变化次数Ⅳ的关系　

实验，并将实验中的数据与理论值相比较，从而确定该实验装置的可行性。　

关键词光栅；莫尔条纹；实验装置　、　

中图分类号：０４８４．５　文献标识码：Ａ　

１引言　

两只光栅参数相同的光栅，其刻划面相向叠合且两者栅线有很小的交角０时，在与　

光栅刻线大致垂直的方向上会形成明暗相间的条纹称为莫尔条纹。莫尔条纹本身具有误　

差平均、微位移放大等特点，是微位移测量的基础。为了让学生进一步熟悉莫尔条纹的原　

理及其在位移测量中的应用，笔　

者设计了基于莫尔条纹的测距　

实验装置，该装置能测量主光栅　

和指示光栅夹角同莫尔条纹宽　

度之间的关系以及测距实验，使　

学生对莫尔条纹及光栅位移传　

感器原理有深入的认识。　

２莫尔条纹测距实验装置设计　

笔者设计的基于莫尔条纹　

的测距实验装置实物图如图１　

所示，由于光栅栅距较大（约为　

０．７７ｍｍ），故自然光条件下莫尔　

条纹清晰可见。　

该装置主要由三部分构成：　

收稿日期：２００７—１１—１２　图１　莫尔条纹的测距实验装置　

一５９

—　两光栅夹角量角器、游标卡尺、栅距相同的主副光栅。主副光栅主要用于产生莫尔条纹；　

光栅夹角两角器主要用于改变主副光栅的夹角　；游标卡尺主要用于测定两光栅相对移　

动的横向距离ｄ。　

３理论计算与实验结果比较　

３．１莫尔条纹的间距　与主副光栅的夹角　的关系验证　

．　＝　Ｗ　（１）　

＾０　“ｎ　２一　

公式（１）是曰和　间的理论关系，其中　为光栅常数。当　很小时，莫尔条纹的间距　

1

9e9

年6

月

通测遥

径

莫尔条纹在测

量中的应用

田德

文

(航空

航天部七

O四所

)

文

摘;莫

尔条纹

装置是

测量长度

位移角度并完

成机电转换和模数转换

比

较精确的理

想仪器

它可靠性高外界干

扰特别是

电磁

干扰较少

其原理是当两

组尤栅

以一

定角度相叠

加后

保持该固定角度

条件

下进

行平

移

时干涉条纹

(即莫

尔条纹)即发生相

应移动由

于莫

尔条

纹间

隔是

光栅条纹间

隔

的l/。

因此莫

尔

条纹

装置是一种光学放大装置这样就

提高了测

量

精度并直

接实

现机电转换

叙词:莫

尔条纹

测量

装置

一

概述

在测定长度位

移角

度并同时

完成机

电转换和

模数

转换中莫尔(Miore

)

条纹

袋置是

比较精

度的理想

仪器外界干扰

特别

位电磁干

扰对它

作用较小一旦调试测

定

后和终它的测量设

备相

比它

的可

靠性

高

因此它在机械设

备军工技术电子

仪器

等领域作为

位移(角位移

)

的敏感元

体

得到了较为

广泛

的应

用

二

测量

原理

如

将两

等宽条纹光

栅以一定相对倾角。

互叠时

则产

生干

涉状

条纹(图1

)我们

称此条纹

为莫尔(Mior。

)条纹其问隔为

\\f

如

果光

栅条纹宽为w相对

倾角为0

则其

莫尔条纹宽为:

2sin

o

/2(l

)

当O足

够小}

1,J,

W一

宁

(2

)图1

千涉

条纹

这样莫尔条纹的间

隔等于光

栅条纹间隔的

1

0/O<1

所以莫尔条纹

装置是

使条纹

间隔扩大的一

种光

学放大

装置

这种放大作

用和干

涉计中光的波长与干

涉条纹

的关系

相

类似利用这个原理可以

精确测定长

度位

移以

及角度

例如测定长度时

使Gl

相对G在

保持

O角的条

件下垂直条纹方向哆

动则

莫

尔条纹

也发生移

动当

场移动nI条

时则GZ

相对GZ

的机

械位移是

l=。1

W(3

)

用

光敏元

件及

读数装置可以记录出

m值如

果被测系

统并不是条

纹沿

着垂直

条纹

方向移

动则DOI:10.13435/ki.ttc.000675遥

测遥控

第10卷第3

期

W

C

仪)

丫浅:V十

l显然

适当选

择a

角

将有利于条

纹数固定

时

的长

度测

量

在实用中简单采取图l

的装置是不

够

的一

般

是采用带有光学系统的折射光栅构

成的莫尔

条纹装

置

;

以

三光学折

射光栅

构成的

莫尔

条纹

为了

提高测量

精

度和

黑白对

比度一般

莫尔条纹是光学中的一种现象，它是一种由两个相交的图案产生的特殊纹理。当两个图案完全相同时，它们会互相干涉，产生明暗交替的线条，这就是莫尔条纹。这个现象在很多领域都有应用，例如在编码、光学仪器、生物显微镜和电子显示技术等领域。

莫尔条纹的产生是由于光的干涉现象。当两束光波相遇时，它们会相互干涉，产生明暗交替的现象。同样地，当两个相交的图案相遇时，它们也会产生干涉现象，形成莫尔条纹。

莫尔条纹的特性是具有高度的方向性和周期性。由于莫尔条纹是由两个相交的图案产生的，因此它们的方向与图案的相交角度有关。同时，莫尔条纹的周期取决于两个图案的间距和相交角度。因此，通过测量莫尔条纹的周期和角度，可以推算出产生它们的图案的参数。

在编码领域，莫尔条纹被用于制作二维条码。在这种条码中，黑白色块按照特定的规律排列，形成莫尔条纹。通过读取这些条纹，可以识别出编码的信息。

在生物显微镜领域，莫尔条纹被用于提高显微镜的分辨率和清晰度。通过将待观察的样品与一个已知的图案进行组合，可以产生莫尔条纹。这些条纹可以帮助研究人员更好地观察和识别样品的特征。

总之，莫尔条纹是一种有趣的光学现象，它在很多领域都有广泛的应用。通过了解莫尔条纹的原理和特性，我们可以更好地利用它来解决实际问题。

编码器莫尔条纹技术原理

莫尔条纹是一种通过光学编码的技术，常用于编码器中。编码器是一种用来确定运动的装置，它将物体的位置或运动转换成电信号。莫尔条纹技术通过条纹的变化来实现编码，使得编码器能够准确地测量物体的位置和速度。

莫尔条纹是由一组黑白相间的平行条纹组成。这些条纹的密度会随着位置的变化而改变。当一个光源照射到条纹上时，光会被反射或散射。由于条纹的不规则性，反射或散射的光会在接收器中形成一系列明暗变化的信号。

编码器的工作原理基于光栅盘和光传感器之间的相互作用。光栅盘是一种具有莫尔条纹的旋转盘，它被放置在物体上，而光传感器则固定在编码器上。当物体移动时，光栅盘也随之旋转，通过光传感器检测条纹的变化。根据信号的变化，编码器可以计算出物体的运动速度和位置。

编码器莫尔条纹技术的优点在于其精确度和稳定性。由于莫尔条纹的密度具有高度变化的特点，能够提供高分辨率的位置测量。此外，莫尔条纹技术还可以有效地抵抗光线的干扰和机械震动的影响，从而提高了编码器的可靠性。

总之，编码器莫尔条纹技术是一种基于光学编码的高精度测量技术。通过利用莫尔条纹的变化来实现位置和速度的测量，编码器能够准确地反映物体的运动状态。莫尔条纹技术的高分辨率和稳定性使得它在工业领域中具有广泛的应用前景。