文档介绍：一、光栅尺
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直线透射式光栅
1.
组成
由标尺光栅和光栅读数头两部分组成，光栅读数头包括光源、透镜、光
电元件、指示光栅等。如图所示。
标尺光栅和指示光栅也可称为长光栅和短光栅，它们的线纹密度相等。
长光栅可安装在机床的固定部件上（如机床床身），其长度应等于工作
台的全行程；短光栅长度较短，随光栅读数头安装在机床的移动部件上。
光栅位置检测装置的组成
1
—光源
2
—透镜
3
—标尺光栅
4
—指示光栅
5
—光电元件
2
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2.
工作原理
在测量时，长短两光栅尺面相互平行地重叠在一起，并保持

至

的间隙，指示光栅相对标尺光栅在自身平面内旋转一个
微小的角度θ。当光线平行照射光栅时，由于光的透射和衍射效应，
在与两光栅线纹夹角θ的平分线相垂直的方向上，会出现明暗交替、
间隔相等的粗条纹——莫尔条纹，如图所示。
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两条暗带或明带之间的距离称为莫尔条
纹的间距
B
，若光栅的栅距为
W
，则
B
?
W
?
因为θ很小，则
2
sin
2
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由此可见，莫尔条纹的间距与光栅的栅
距成正比。
B
?
W
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3
莫尔条纹具有如下特点：
（
1
）
由上式可知，莫尔条纹的间距
B
是光栅栅距
W
的1/θ，由于θ很
小（小于10′），故
B
＞＞
W
，即莫尔条纹具有放大作用。例如，当
栅距为
W=
㎜，θ=，莫尔条纹的间距
B=10
㎜。因此，
不需要经过复杂的光学系统，就能把光栅的栅距转换成放大了
1000
倍的莫尔条纹的宽度，从而大大简化了电子放大线路，这是光栅技
术独有的特点。
4
（
2
）起均化误差作用
莫尔条纹由若干线纹组成，若光电元件接受长度为
10
㎜，当
W=
㎜时，
10
㎜宽的莫尔条纹就由
1000
条线纹组成，因此，制造上的间
距误差（或缺陷），只会影响千分之几的光电效果。所以，莫尔条
纹测量长度时，决定其精度的不是一条线纹，而是一组线纹的平均
效应。
5
（
3
）莫尔条纹的变化规律
长短两光栅相对移动一个栅距
W
，莫尔条纹移动一个条
纹间距
B
，即光栅某一固定点的光强按明→暗→明规律交
替变化一次。光电元件只要读出移动的莫尔条纹条纹数，
就知道光栅移动了多少栅距，从而也就知道了运动部件
的准确位移量。
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3.
光栅的辨向与信号处理
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在移动过程中，经过光栅的光线，其光强呈正（余）弦函数变
化，反映莫尔条纹的移动的光信号由光电元件接收转换成近似
正（余）弦函数的电压信号
;
经信号处理装置整形、放大及微分处理后，即可输出与检测位
移成比例的脉冲信号。
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