测量光栅的测量原理
测量光栅通过光学干涉与信号转换技术实现高精度位移或尺寸检测，其核心原理可分解为以下关键环节：
1. 光栅结构与莫尔条纹形成
光栅组成：由标尺光栅（固定）和指示光栅（移动）组成，两者表面刻有等间距平行线纹（光栅节距为ω）。
干涉效应：当两光栅以微小倾角θ叠合时，光线通过相交区域形成明暗相间的莫尔条纹（亮区为透光部分，暗区为遮挡部分）。
放大特性：莫尔条纹的间距（W）与光栅节距（ω）和倾角θ相关，满足公式：
𝑊=𝜔2⋅sin(𝜃/2)≈𝜔𝜃(当θ较小时)W=2⋅sin(θ/2)ω≈θω
(当θ较小时)
例如，若ω=0.02mm、θ=0.1°，则W≈11.5mm，实现位移的数百倍光学放大。
2. 位移与信号转换
位移检测：指示光栅相对标尺光栅每移动一个节距ω，莫尔条纹同步移动一个条纹间距W，通过光电元件（如硅光电池）检测明暗变化，转化为周期性电信号。
方向判别：在光栅读数头中，布置多个光电元件（如4个相位差90°的元件），通过信号相位差判断运动方向。
3. 电子细分与高精度测量
信号细分：对正弦波电信号进行电子细分（如4细分、8细分），将光栅节距进一步分割为更小单位。例如，光栅节距ω=0.02mm时，4细分后分辨率可达5μm。
误差抑制：利用差分放大技术消除共模干扰，结合软件算法补偿光栅刻线误差，提升测量稳定性。
4. 应用模式与优势
非接触测量：通过红外光或可见光幕检测物体尺寸或位置，适用于高速、高温或易损物体（如玻璃、金属件）的在线检测。
场景适配：
物流分拣：通过光幕遮挡区域判断物体体积（长×宽×高）。
工业纠偏：实时监测材料边缘位置，反馈纠偏系统调整对齐精度。
5. 技术优势
高分辨率：电子细分技术可实现纳米级精度（如高端光栅系统）。
抗干扰性：调制光技术（如脉冲红外光）可排除环境光干扰，适用于复杂工业环境。
通过以上原理，测量光栅在精密制造、自动化分拣等领域实现了高效、可靠的尺寸与位移检测，成为工业检测中的核心传感设备。
