你是否好奇，一根看似不起眼的光栅尺，为什么能够实现微米甚至纳米级的位移测量？在高精度数控机床、测长仪、显微操作系统中，它为何成为不可替代的关键部件？

这背后的核心秘密，藏在它的名字里：光电式测量光栅。今天，我们就带大家一起走进它的内部世界，看看光与电如何精密协作，实现高分辨率的位置测量。

一、什么是光电式测量光栅？

光电式光栅，是一种利用光学干涉原理和光电转换技术来检测位移的高精度传感器。它主要由**刻有规则刻线的光栅尺（标尺）与读数头（检测装置）**组成。

当读数头相对于光栅尺移动时，通过内部的光学系统，捕捉位移引起的光干涉变化，并将其转化为电信号，最终实现位置、长度或尺寸的精准测量。

二、核心结构揭秘：四大关键部件

光源系统
通常使用LED或激光作为稳定光源，发出的光通过准直装置形成平行光，确保照射光栅条时光斑均匀、方向一致。

光栅对（标尺 + 测量栅）

标尺：固定在测量路径上，刻有精密规则线条；

测量栅（或参考栅）：安装在读数头中，随运动而移动。两者之间的相对位移产生干涉光强变化。

光学干涉系统
当光穿过两组栅线后，会产生莫尔条纹或干涉条纹，这种光强的变化与位移成周期性对应。

光电转换器
感应到的光强信号通过光电二极管或探测器转换为电信号，再由后端电路转为标准A/B相脉冲或模拟信号输出。

三、工作机制详解：位移如何“变成”电信号？

简而言之：

运动 → 光栅线相对移动 → 光强变化 → 电信号输出 → 位移还原

具体过程如下：

当读数头移动时，测量栅相对于固定栅发生相对位移；

两栅间的光线发生干涉，形成周期性变化的亮暗条纹；

光电探测器将这些光强变化转化为周期性电信号；

每一周期代表一段固定的位移（如20μm）；

若有插值算法支持，还能细分为0.1μm甚至更高分辨率；

控制系统读取这些脉冲，就可以实时计算出当前位置。

四、光电式光栅的优势亮点

超高精度：可达亚微米甚至纳米级分辨率；

非接触测量：减少机械磨损，稳定性更高；

响应快速：适合高动态、高速测量场景；

抗干扰能力强：部分产品具备温漂补偿与信号滤波功能；

广泛兼容性：支持TTL、HTL、1Vpp、EnDat等多种信号输出方式，方便集成。