光栅的结构和类型

光栅主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常标尺光栅固定在活动部件上，如机床的工作台或丝杠上。光栅读数头则安装在固定部件上，如机床的底座上。当活动部件移动时，读数头和标尺光栅也就随之做相对的移动。

1.光栅尺

标尺光栅和光栅读数头中的指示光栅构成光栅尺，如图11－6所示，其中长的一块为标尺光栅，短的一块为指示光栅。两光栅上均匀地刻有相互平行、透光和不透光相间的线纹，这些线纹与两光栅相对运动的方向垂直。从图11－6中光栅尺线纹的局部放大部分来看，白的部分b为透光线纹宽度，黑的部分a为不透光线纹宽度。设栅距为W，则W＝a＋b，一般光栅尺的透光线纹和不透光线纹的宽度是相等的，即a＝b。常见长光栅的线纹宽度为每毫米25线、50线、100线、125线、250线。

图11－6 光栅尺

1—标尺光栅；2—批示光栅

2.光栅读数头

光栅读数头由光源、透镜、标尺光栅、指示光栅、光敏元件和驱动电路组成，如图11－7（a）所示。光栅读数头的光源一般采用白炽灯。白炽灯发出的光线经过透镜后变成平行光束，照射在光栅尺上。由于光敏元件输出的电压信号比较微弱，因此，必须先将该电压信号进行放大，以避免在传输过程中被多种干扰信号所淹没、覆盖而造成失真。驱动电路的功能就是实现对光敏元件输出信号进行功率放大和电压放大。

按光路分，光栅读数头的结构形式除了垂直入射式外，常见的还有分光读数头、反射读数头等，它们的结构如图11－7（b）、图11－7（c）所示。

图11－7 光栅读数头

（a）垂直入射光栅读数头结构；（b）分光读数头；（c）反射读数头

按其形状和用途，光栅可以分成长光栅和圆光栅两类。长光栅用于长度测量，又称直线光栅；圆光栅用于角度测量。按光线的走向，可分为透射光栅和反射光栅。