光栅是一种新型的位移检测元件，它把位移变成数字量的位移—数字转换装置。它主要用于高准确度直线位移和角位移的数字检测系统，其测量准确度高（可达±1_μm）。

光栅是在透明的玻璃上，均匀地刻画出许多明暗相间的条纹，或在金属镜面上均匀地刻画出许多间隔相等的条纹，通常线条和间隙和宽度是相等的。以透光的玻璃为载体的称为透射光栅，以不透射光的金属（一般用不锈钢）为载体的称为反射光栅。根据光栅外形又可分为直线光栅和圆光栅。

测量装置由标尺光栅（也称主光栅）和指示光栅组成，两者的光刻密度相同，但体长相差很多，其结构如图5-19所示。光栅条纹密度一般为每毫米25、50、100、250条等。

把指示光栅平行地放在标尺光栅上面，并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度θ，这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。它们沿着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列，如图5-20所示。

图5-19 光栅原理

1—主光栅 2—指示光栅 3—光源 4—光敏器件

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图5-20 莫尔条纹

光栅莫尔条纹的特点是起放大作用，相对两根莫尔条纹之间的间距B（单位为mm），两条光栅线纹夹角θ（单位为rad）和光栅栅距W（单位为mm）的关系（当θ很小时）为

若W=0.01mm，把莫尔条纹的宽度调成10mm，则放大倍数相当于1000倍，即利用光的干涉现象把光栅间距放大1000倍，因而大大减轻了电子线路的负担。

光栅测量系统的基本构成如图5-21所示。光栅移动时产生的莫尔条纹明暗信号可用光敏元件接受，图5-21中的a、b、c、d是4块光电池，产生的信号，相位彼此差90°，对这些信号进行适当的处理后，即可变成光栅位移量的测量脉冲。

图5-21 光栅测量系统