计量光栅原理简介

　　计量光栅在数显光电检测仪器与数控机电设各中得到广泛应用。计量光栅实际上就是刻线间隔很小（比如每毫米刻20、50或100线对）的标尺（长光栅）或度盘（圆光栅）。它既是计量标准器，同时又能自动读数。而且还可以利用其光电输出信号实现控制的目的，因此它的用途越来越广泛。

　　图1 莫尔条纹的几何光学解释

　　计量光栅大多数是利用两块光栅叠合产生的莫尔条纹原理来工作的。两块光栅中一块作为计量标准器，称为主光栅。另一块随工作台运动，并传出运动信息，称为指示光栅。两块光栅叠合时，使两者栅线有很小的夹角，就可以得到横向莫尔条纹（为防止擦伤，两块光栅之间应有很小的运动空隙）。如图1所示，纫、鲂为两块光栅的栅距（通常取等值，即ω1=ω2＝ω），θ为两块光栅栅线间夹角。从图中可以看出，两块光栅叠合的结果产生了与栅线方向垂直的由透光与不透光部分组成的横向莫尔条纹。当指示光栅沿光方向移动时，莫尔条纹便沿y方向移动，而且它们之间的移动是——对应的，即指示光栅移动一个栅距ω，莫尔条纹移动一个条纹宽度B。因此可以采用光电器件探测莫尔条纹的移动，从而测出指示光栅的移动量。这就是莫尔条纹的几何光学解释。通常条纹宽度可以调到10 mm左右（在栅距ω确定后，B仅与e角有关），这等于将栅距放大了数百倍乃至上千倍。这无论对于结构安排（布置光电探测器）或是测微细分，都十分有利。

　　当光栅栅距小于0.01 mm（即每毫米刻线数大于100线对），比如ω＝0.005 mm（即200线对／mm）时，若再用几何光学的遮光透光效应来解释莫尔条纹，就得不到令人满意的结果。在这种情况下，必须考虑光栅的衍射效应（相当于多缝衍射）。