一、光柵尺的組成結構

光柵尺是(shi)由標尺光柵和光柵讀數頭兩部(bu)分(fen)組成，標尺光柵一般固(gu)定在機(ji)(ji)床(chuang)活(huo)動部(bu)件上(shang)，光柵讀數頭裝在機(ji)(ji)床(chuang)固(gu)定部(bu)件上(shang)，指示光柵裝在光柵讀數頭中。

光(guang)柵(zha)(zha)檢(jian)測裝置的關(guan)鍵(jian)部分(fen)是光(guang)柵(zha)(zha)讀(du)(du)數(shu)頭，它由光(guang)源(yuan)、會聚透鏡(jing)、指示光(guang)柵(zha)(zha)、光(guang)電元件及調整機構(gou)等組成。光(guang)柵(zha)(zha)讀(du)(du)數(shu)頭結構(gou)形式(shi)很多(duo)，根據(ju)讀(du)(du)數(shu)頭結構(gou)特點和使用場合分(fen)為直接(jie)接(jie)收式(shi)讀(du)(du)數(shu)頭（或稱(cheng)硅光(guang)電池讀(du)(du)數(shu)頭、鏡(jing)像式(shi)讀(du)(du)數(shu)頭、分(fen)光(guang)鏡(jing)式(shi)讀(du)(du)數(shu)頭、金屬光(guang)柵(zha)(zha)反射式(shi)讀(du)(du)數(shu)頭）。

二、光柵尺的工作原理

常見光柵尺的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)原理都是根據物理上(shang)莫(mo)爾條(tiao)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)形成原理進行工作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)。當(dang)使(shi)(shi)指(zhi)示(shi)光(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)上(shang)的(de)(de)(de)(de)線(xian)(xian)(xian)紋(wen)(wen)與(yu)標(biao)尺(chi)光(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)上(shang)的(de)(de)(de)(de)線(xian)(xian)(xian)紋(wen)(wen)成一角度來放置兩光(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)尺(chi)時，必(bi)然(ran)會(hui)造成兩光(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)尺(chi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)線(xian)(xian)(xian)紋(wen)(wen)互相(xiang)(xiang)交義。在光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)(de)照射下，交叉點近旁的(de)(de)(de)(de)小區(qu)域內(nei)由于黑色線(xian)(xian)(xian)紋(wen)(wen)重疊，因(yin)而遮(zhe)光(guang)(guang)面(mian)積(ji)最小，擋光(guang)(guang)效應最弱，光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)累積(ji)作(zuo)(zuo)用(yong)使(shi)(shi)得這(zhe)個區(qu)域出現(xian)(xian)亮(liang)帶(dai)。相(xiang)(xiang)反，距交叉點較遠的(de)(de)(de)(de)區(qu)域，因(yin)兩光(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)尺(chi)不透明的(de)(de)(de)(de)黑色線(xian)(xian)(xian)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)重疊部分變(bian)得越(yue)來越(yue)少，不透明區(qu)域面(mian)積(ji)逐(zhu)漸變(bian)大(da)，即遮(zhe)光(guang)(guang)面(mian)積(ji)逐(zhu)漸變(bian)大(da)，使(shi)(shi)得擋光(guang)(guang)效應變(bian)強，只(zhi)有較少的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)線(xian)(xian)(xian)能通過(guo)這(zhe)個區(qu)域透過(guo)光(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)，使(shi)(shi)這(zhe)個區(qu)域出現(xian)(xian)暗帶(dai)。這(zhe)些與(yu)光(guang)(guang)柵(zha)(zha)(zha)線(xian)(xian)(xian)紋(wen)(wen)幾(ji)乎垂直(zhi)，相(xiang)(xiang)間出現(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)、暗帶(dai)就是莫(mo)爾條(tiao)紋(wen)(wen)。莫(mo)爾條(tiao)紋(wen)(wen)具有以下性質(zhi)：

1、當用平行(xing)光(guang)束照射光(guang)柵時，透過莫爾條紋的光(guang)強度分布近似于余弦函(han)數(shu)。

2、若用W表(biao)示莫爾條紋的(de)(de)(de)寬度，d表(biao)示光柵(zha)的(de)(de)(de)柵(zha)距，θ表(biao)示兩光柵(zha)尺線紋的(de)(de)(de)夾角，則它們(men)之間的(de)(de)(de)幾何關(guan)系(xi)為W-d/sin當(dang)角很小時(shi)，上(shang)式可近似寫W=d/θ。

若取d=0.01mm，θ=0.01rad，則由上式可得W=1mm。這說明，無需復(fu)雜的光(guang)學系統(tong)和電子系統(tong)，利用(yong)光(guang)的干涉現象，就(jiu)能把光(guang)柵的柵距(ju)轉換(huan)成放(fang)(fang)大100倍的莫爾條(tiao)紋(wen)的寬度。這種(zhong)放(fang)(fang)大作用(yong)是光(guang)柵的一個重要特(te)點。

3、由于(yu)莫爾條(tiao)紋是由若干條(tiao)光(guang)柵(zha)線(xian)紋共同干涉形(xing)成(cheng)的(de)，所以(yi)莫爾條(tiao)紋對光(guang)柵(zha)個(ge)別線(xian)紋之間的(de)柵(zha)距(ju)誤差具有平均(jun)效(xiao)應，能消(xiao)除(chu)光(guang)柵(zha)柵(zha)距(ju)不均(jun)勻所造成(cheng)的(de)影響。

4、莫(mo)爾(er)條紋(wen)的移(yi)(yi)動(dong)(dong)與兩光(guang)柵(zha)尺(chi)之(zhi)間的相對(dui)移(yi)(yi)動(dong)(dong)相對(dui)應。兩光(guang)柵(zha)尺(chi)相對(dui)移(yi)(yi)動(dong)(dong)一(yi)個(ge)(ge)柵(zha)距d，莫(mo)爾(er)條紋(wen)便相應移(yi)(yi)動(dong)(dong)一(yi)個(ge)(ge)莫(mo)爾(er)條紋(wen)寬度W，其方(fang)(fang)向(xiang)與兩光(guang)柵(zha)尺(chi)相對(dui)移(yi)(yi)動(dong)(dong)的方(fang)(fang)向(xiang)垂直，且當兩光(guang)柵(zha)尺(chi)相對(dui)移(yi)(yi)動(dong)(dong)的方(fang)(fang)向(xiang)改(gai)變時，莫(mo)爾(er)條紋(wen)移(yi)(yi)動(dong)(dong)的方(fang)(fang)向(xiang)也隨(sui)之(zhi)改(gai)變。