有關光柵的結構與工作原理，光柵是利用光的透射、衍射現象制成的光電檢測元件，由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成，介紹了光柵尺的構造和種類，光柵讀數頭的構成圖等。

光柵結構與工作原理

光柵是利用光的透射、衍射現象制成的光電檢測元件，它主要由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。通常，標尺光柵固定在機床的活動部件上（如工作臺或絲杠），光柵讀數頭安裝在機床的固定部件上（如機床底座），二者隨著工作臺的移動而相對移動。在光柵讀數頭中，安裝著一個指示光柵，當光柵讀數頭相對于標尺光柵移動時，指示光柵便在標尺光柵上移動。當安裝光柵時，要嚴格保證標尺光柵和指示光柵的平行度以及兩者之間的間隙（一般取0.05mm或0.1mm）要求。

1、光柵尺構造和種類

光柵尺包括標尺光柵和指示光柵，它是用真空鍍膜的方法光刻上均勻密集線紋的透明玻璃片或長條形金屬鏡面。對于長光柵，這些線紋相互平行，各線紋之間距離相等，我們稱此距離為柵距。對于圓光柵，這些線紋是等柵距角的向心條紋。柵距和柵距角是決定光柵光學性質的基本參數。

常見的長光柵的線紋密度為25，50，100，125，250條/mm。對于圓光柵，若直徑為70mm，一周內刻線100-768條；若直徑為110mm，一周內刻線達600-1024條，甚至更高。同一個光柵元件，其標尺光柵和指示光柵的線紋密度必須相同。

2、光柵讀數頭

圖4-7是光柵讀數頭的構成圖，它由光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和驅動線路組成。讀數頭的光源一般采用白熾燈泡。白熾燈泡發出的輻射光線，經過透鏡后變成平行光束，照射在光柵尺上。

光敏元件是一種將光強信號轉換為電信號的光電轉換元件，它接收透過光柵尺的光強信號，并將其轉換成與之成比例的電壓信號。由于光敏元件產生的電壓信號一般比較微弱，在長距離傳遞時很容易被各種干擾信號所淹沒、覆蓋，造成傳送失真。

為保證光敏元件輸出的信號在傳送中不失真，應首先將該電壓信號進行功率和電壓放大，然后再進行傳送。驅動線路就是實現對光敏元件輸出信號進行功率和電壓放大的線路。

圖 4-7 光柵讀鏡頭

根據不同的要求，讀數頭內常安裝2個或4個光敏元件。光柵讀數頭的結構形式，除圖4-7的垂直入射式之外，按光路分，常見的還有分光讀數頭、反射讀數頭和鏡像讀數頭等。

圖4-8（a）、（b）、（c）分別給出了它們的結構原理圖，圖中Q表示光源，L表示透鏡，G表示光柵尺，P表示光敏元件，

表示棱鏡。

圖4-8 光柵讀鏡頭結構原理圖

（a）分光讀鏡頭 （b）反射讀鏡頭（c） 鏡像讀鏡頭