[科普中国]-标尺光栅

标尺光栅是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。标尺光栅经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。

标尺光栅的系统组成标尺光栅由标尺光、读数头、敷贴器、村板或圆环和附件等组成。柔性的标尺光栅是在金属基体上刻有栅距且表面镀金的相位光栅，其上又喷涂环氧树脂保护层，成卷提供连续长度的标尺光栅，可根据需要裁剪其长度。具有专利权的读数头，将光源、指示光栅、光电探测器和前置放大器等组合集成的，输出数字和模拟信号；读数头上都有基准标记和极限位置开关输出，基准标记将提供一个可重复的起始或零点位置，极限位置开关作为行程终点的指示器。利用圆环的旋转编码器上，标尺光毗邻的两端被定相并固定，这样读数头在接缝处读数时不会丢失位置和精度。获得专利权的敷贴器便于自动快速安装标尺光栅，并确保标尺光栅平直而不弯曲变形。严格限制其标尺光栅的端部，保证了标尺光栅与村板间独特的热性能相匹配，避免了由于不同热膨胀系数引起变形差异的补偿1。

工作原理

和普通的光电式编码器测量原理一样，半导体发光管LED发出红外光斜向射到标尺光栅的表面上，反射衍射光投向指示光栅，产生干涉条纹被光电探测器探测;当标尺光栅（或指示光栅）移动（或转动）时，探测器输出随标尺光栅栅距变化相对应的交变光电流；数字显示交变光电流的周期数（该交变光电流为80个栅距干涉条纹的平均值，并滤去与标尺光栅栅距不匹配的谐波信号）即为标尺光栅移动的栅距数；若加人内插器（即细分器）后便可读取不满一个周期的小数部分2。

应用标尺光栅仪器可广泛用于IC、电子组装、专用机器、激光切割、光学检测、PCB探测检查、印刷、扫描、摄像机和科学仪器等设备装置中，它们都利用光栅尺进行长度和角度的测量和定位以及速度和加速度的控制等，其的特点是精度高，测量范围大。

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学