一、光柵尺的組成結構

光柵尺是由(you)標(biao)尺光(guang)(guang)柵(zha)和光(guang)(guang)柵(zha)讀數頭(tou)兩部(bu)分組成，標(biao)尺光(guang)(guang)柵(zha)一般固定(ding)在機(ji)床(chuang)活動部(bu)件(jian)上(shang)，光(guang)(guang)柵(zha)讀數頭(tou)裝(zhuang)在機(ji)床(chuang)固定(ding)部(bu)件(jian)上(shang)，指示光(guang)(guang)柵(zha)裝(zhuang)在光(guang)(guang)柵(zha)讀數頭(tou)中。

光(guang)(guang)柵(zha)(zha)檢(jian)測裝置的關鍵部分(fen)是(shi)光(guang)(guang)柵(zha)(zha)讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)，它由光(guang)(guang)源、會聚透(tou)鏡、指示光(guang)(guang)柵(zha)(zha)、光(guang)(guang)電元(yuan)件及調整機(ji)構等組成。光(guang)(guang)柵(zha)(zha)讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)結(jie)構形式(shi)(shi)很(hen)多(duo)，根據讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)結(jie)構特點和使用場合分(fen)為直接接收式(shi)(shi)讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)（或稱硅光(guang)(guang)電池讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)、鏡像式(shi)(shi)讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)、分(fen)光(guang)(guang)鏡式(shi)(shi)讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)、金(jin)屬光(guang)(guang)柵(zha)(zha)反射式(shi)(shi)讀(du)(du)(du)數(shu)頭(tou)(tou)(tou)）。

二、光柵尺的工作原理

常見光柵尺的(de)(de)(de)工作(zuo)原(yuan)理(li)都(dou)是根據物理(li)上(shang)(shang)莫爾(er)條(tiao)紋(wen)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)原(yuan)理(li)進(jin)行工作(zuo)的(de)(de)(de)。當(dang)使指示光(guang)(guang)(guang)柵(zha)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)紋(wen)與標(biao)尺(chi)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)紋(wen)成(cheng)一(yi)角度來(lai)放(fang)置兩(liang)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)尺(chi)時，必然會造(zao)成(cheng)兩(liang)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)尺(chi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)紋(wen)互(hu)相交義。在(zai)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)照射下，交叉(cha)點近旁(pang)的(de)(de)(de)小(xiao)區(qu)(qu)域(yu)內由(you)于黑(hei)色線(xian)(xian)紋(wen)重疊，因(yin)而(er)遮光(guang)(guang)(guang)面(mian)積(ji)(ji)最(zui)小(xiao)，擋光(guang)(guang)(guang)效應最(zui)弱(ruo)，光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)累積(ji)(ji)作(zuo)用使得這個區(qu)(qu)域(yu)出(chu)現亮(liang)帶(dai)。相反，距交叉(cha)點較遠的(de)(de)(de)區(qu)(qu)域(yu)，因(yin)兩(liang)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)尺(chi)不(bu)透明的(de)(de)(de)黑(hei)色線(xian)(xian)紋(wen)的(de)(de)(de)重疊部(bu)分(fen)變(bian)得越(yue)來(lai)越(yue)少(shao)，不(bu)透明區(qu)(qu)域(yu)面(mian)積(ji)(ji)逐(zhu)漸(jian)變(bian)大，即遮光(guang)(guang)(guang)面(mian)積(ji)(ji)逐(zhu)漸(jian)變(bian)大，使得擋光(guang)(guang)(guang)效應變(bian)強，只有較少(shao)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)能通過這個區(qu)(qu)域(yu)透過光(guang)(guang)(guang)柵(zha)，使這個區(qu)(qu)域(yu)出(chu)現暗帶(dai)。這些與光(guang)(guang)(guang)柵(zha)線(xian)(xian)紋(wen)幾乎垂直(zhi)，相間出(chu)現的(de)(de)(de)亮(liang)、暗帶(dai)就是莫爾(er)條(tiao)紋(wen)。莫爾(er)條(tiao)紋(wen)具(ju)有以下性質：

1、當(dang)用平(ping)行光束照射光柵時，透過(guo)莫爾條紋的光強(qiang)度(du)分布(bu)近(jin)似于余弦(xian)函數。

2、若用W表示(shi)莫爾條紋的(de)寬度，d表示(shi)光柵(zha)的(de)柵(zha)距，θ表示(shi)兩光柵(zha)尺(chi)線紋的(de)夾角，則(ze)它們之間的(de)幾何關系(xi)為W-d/sin當角很小時，上式可近(jin)似寫W=d/θ。

若取(qu)d=0.01mm，θ=0.01rad，則由上式可得W=1mm。這(zhe)(zhe)說明，無需復雜的(de)光(guang)學系統(tong)和電子(zi)系統(tong)，利用光(guang)的(de)干涉現象(xiang)，就(jiu)能把光(guang)柵(zha)的(de)柵(zha)距(ju)轉換(huan)成(cheng)放大(da)100倍(bei)的(de)莫爾條紋的(de)寬(kuan)度。這(zhe)(zhe)種(zhong)放大(da)作(zuo)用是(shi)光(guang)柵(zha)的(de)一個重要特(te)點。

3、由于莫爾(er)條(tiao)紋是由若干條(tiao)光柵線紋共同干涉形成的，所(suo)以(yi)莫爾(er)條(tiao)紋對光柵個別線紋之間的柵距誤差具有平均效應，能消除光柵柵距不均勻所(suo)造成的影(ying)響。

4、莫爾(er)條紋(wen)的(de)(de)(de)移(yi)動(dong)與(yu)兩(liang)光(guang)柵(zha)(zha)(zha)尺(chi)(chi)之間的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)移(yi)動(dong)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)應。兩(liang)光(guang)柵(zha)(zha)(zha)尺(chi)(chi)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)移(yi)動(dong)一個柵(zha)(zha)(zha)距d，莫爾(er)條紋(wen)便相(xiang)(xiang)應移(yi)動(dong)一個莫爾(er)條紋(wen)寬度W，其方向與(yu)兩(liang)光(guang)柵(zha)(zha)(zha)尺(chi)(chi)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)方向垂(chui)直(zhi)，且當兩(liang)光(guang)柵(zha)(zha)(zha)尺(chi)(chi)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)方向改變時，莫爾(er)條紋(wen)移(yi)動(dong)的(de)(de)(de)方向也隨之改變。