一、光柵尺的組成結構

光柵尺是由標(biao)尺(chi)光(guang)柵(zha)(zha)(zha)和光(guang)柵(zha)(zha)(zha)讀數(shu)頭兩部分組(zu)成(cheng)，標(biao)尺(chi)光(guang)柵(zha)(zha)(zha)一般固定在(zai)機床活動(dong)部件(jian)上，光(guang)柵(zha)(zha)(zha)讀數(shu)頭裝在(zai)機床固定部件(jian)上，指示光(guang)柵(zha)(zha)(zha)裝在(zai)光(guang)柵(zha)(zha)(zha)讀數(shu)頭中。

光柵(zha)檢測裝置的關鍵(jian)部分(fen)是光柵(zha)讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)，它由光源、會聚透鏡(jing)、指示光柵(zha)、光電(dian)元件(jian)及(ji)調(diao)整機構(gou)等組成(cheng)。光柵(zha)讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)結(jie)構(gou)形式很多(duo)，根據讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)結(jie)構(gou)特點和使用場合分(fen)為(wei)直接(jie)接(jie)收式讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)（或稱硅光電(dian)池讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)、鏡(jing)像式讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)、分(fen)光鏡(jing)式讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)、金屬光柵(zha)反射式讀數(shu)頭(tou)(tou)(tou)）。

二、光柵尺的工作原理

常見光柵尺的(de)(de)(de)工作原理都(dou)是(shi)根據(ju)物(wu)理上(shang)(shang)莫(mo)爾(er)條(tiao)紋(wen)的(de)(de)(de)形成(cheng)原理進行工作的(de)(de)(de)。當使指示光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)(xian)(xian)紋(wen)與標尺(chi)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)(xian)(xian)紋(wen)成(cheng)一(yi)角度來放置(zhi)兩(liang)(liang)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)尺(chi)時，必(bi)然會造成(cheng)兩(liang)(liang)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)尺(chi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)線(xian)(xian)(xian)(xian)紋(wen)互(hu)相交(jiao)義(yi)。在光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)照射下，交(jiao)叉點(dian)近(jin)旁的(de)(de)(de)小區域(yu)(yu)內(nei)由于(yu)黑色線(xian)(xian)(xian)(xian)紋(wen)重(zhong)疊，因(yin)而遮光(guang)(guang)(guang)(guang)面積(ji)最小，擋光(guang)(guang)(guang)(guang)效應(ying)最弱，光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)累積(ji)作用使得(de)(de)這個區域(yu)(yu)出現亮(liang)(liang)帶(dai)。相反(fan)，距交(jiao)叉點(dian)較(jiao)遠的(de)(de)(de)區域(yu)(yu)，因(yin)兩(liang)(liang)光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)尺(chi)不透明(ming)的(de)(de)(de)黑色線(xian)(xian)(xian)(xian)紋(wen)的(de)(de)(de)重(zhong)疊部分(fen)變(bian)(bian)得(de)(de)越來越少(shao)，不透明(ming)區域(yu)(yu)面積(ji)逐漸變(bian)(bian)大(da)，即遮光(guang)(guang)(guang)(guang)面積(ji)逐漸變(bian)(bian)大(da)，使得(de)(de)擋光(guang)(guang)(guang)(guang)效應(ying)變(bian)(bian)強，只有(you)較(jiao)少(shao)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)(xian)(xian)能通過這個區域(yu)(yu)透過光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)，使這個區域(yu)(yu)出現暗帶(dai)。這些與光(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)線(xian)(xian)(xian)(xian)紋(wen)幾乎垂直，相間(jian)出現的(de)(de)(de)亮(liang)(liang)、暗帶(dai)就是(shi)莫(mo)爾(er)條(tiao)紋(wen)。莫(mo)爾(er)條(tiao)紋(wen)具(ju)有(you)以下性質(zhi)：

1、當用(yong)平行(xing)光束照(zhao)射光柵時，透過(guo)莫爾條紋的光強度(du)分布(bu)近似于余(yu)弦函(han)數。

2、若用W表(biao)示(shi)莫爾條紋(wen)的(de)(de)寬度，d表(biao)示(shi)光(guang)柵的(de)(de)柵距(ju)，θ表(biao)示(shi)兩光(guang)柵尺線(xian)紋(wen)的(de)(de)夾(jia)角，則(ze)它們之間的(de)(de)幾何關系為W-d/sin當角很小時，上(shang)式可近似寫(xie)W=d/θ。

若(ruo)取d=0.01mm，θ=0.01rad，則由上式可得W=1mm。這說明，無(wu)需(xu)復(fu)雜的(de)(de)光學系統和電子(zi)系統，利用(yong)光的(de)(de)干涉現(xian)象(xiang)，就能把(ba)光柵的(de)(de)柵距(ju)轉換成放大(da)100倍的(de)(de)莫爾條紋(wen)的(de)(de)寬度(du)。這種放大(da)作用(yong)是光柵的(de)(de)一個重(zhong)要特點。

3、由于(yu)莫爾(er)條紋(wen)是由若(ruo)干條光柵(zha)線(xian)(xian)紋(wen)共同干涉(she)形成的(de)(de)，所以莫爾(er)條紋(wen)對光柵(zha)個別(bie)線(xian)(xian)紋(wen)之間的(de)(de)柵(zha)距(ju)誤差具(ju)有平均效應，能消除光柵(zha)柵(zha)距(ju)不(bu)均勻所造成的(de)(de)影響。

4、莫爾(er)條紋的(de)(de)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)與(yu)兩(liang)光(guang)柵尺之間的(de)(de)相(xiang)對(dui)(dui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)相(xiang)對(dui)(dui)應。兩(liang)光(guang)柵尺相(xiang)對(dui)(dui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)一個(ge)柵距(ju)d，莫爾(er)條紋便相(xiang)應移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)一個(ge)莫爾(er)條紋寬度(du)W，其方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)與(yu)兩(liang)光(guang)柵尺相(xiang)對(dui)(dui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)垂(chui)直，且當兩(liang)光(guang)柵尺相(xiang)對(dui)(dui)移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)改(gai)變時，莫爾(er)條紋移(yi)(yi)(yi)動(dong)(dong)的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)也隨(sui)之改(gai)變。