1.计量光栅

在长度计量测试中应用的光栅称为计量光栅，一般是由很多间距相等的不透光刻线和刻线间透光缝隙构成。光栅尺的材料有玻璃和金属两种。

计量光栅一般可分为长光栅和圆光栅。长光栅的刻线密度有每毫米25、50、100和250条等。圆光栅的刻线数有10 800条和21 600条两种。

2.莫尔条纹的产生

如图2-59（a）所示，将两块具有相同栅距（W）光栅的刻线面平行地叠合在一起，中间保持0.01～0.1 mm间隙，并使两光栅刻线之间保持一很小夹角（θ）。于是在a-a线上，两块光栅的刻线相互重叠，而缝隙透光（或刻线间的反射面反光），形成一条亮条纹。而在b-b线上，两块光栅的刻线彼此错开，缝隙被遮住，形成一条暗条纹。由此产生的一系列明暗相间的条纹称为莫尔条纹，如图2-59（b）所示。图2-59中莫尔条纹近似地垂直于光栅刻线，因此称为横向莫尔条纹。两亮条纹或暗条纹之间的宽度B称为条纹间距。

图2-59　莫尔条纹

JB/T 10080.1—2011光栅线位移测量系统第1部分：光栅数字显示仪表(www.daowen.com)

3.莫尔条纹的特征

（1）对光栅栅距的放大作用。根据图2-59的几何关系可知，当两光栅刻线的θ交角很小，条纹间距B的计算公式为：

式中 θ以弧度为单位。此式说明，适当调整夹角θ可使条纹间距B比光栅栅距W放大几百倍甚至更大，这对莫尔条纹的光电接收器接收非常有利。如W＝0.04 mm，θ＝0°13′15″，则B＝10 mm，相当于放大了250倍。

（2）对光栅刻线误差的平均效应。由图2-59（a）可以看出，每条莫尔条纹都是由许多光栅刻线的交点组成，所以个别光栅刻线的误差和瑕疵在莫尔条纹中得到平均。设δ0为光栅刻线误差，n为光电接收器所接收的刻线数，则经莫尔条纹读出后的系统误差为：

由于n一般可以达几百条刻线，所以莫尔条纹的平均效应可使系统量测精度提高很多。

（3）莫尔条纹运动与光栅副运动的对应性。在图2-59（a）中，当两光栅尺沿X方向相对移动一个栅距W时，莫尔条纹在Y方向也随之移动一个莫尔条纹间距B，即保持着运动周期的对应性；当光栅尺的移动方向相反时，莫尔条纹的移动方向也随之相反，即保持了运动方向的对应性。利用这个特性，可实现数字式的光电读数和判别光栅副的相对运动方向。