光柵的基本工作原理

1、莫爾條紋

　　光柵是利用莫爾條紋現象來進行測量的。所謂莫爾(Moire)，法文的原意是水面上產生的波紋。莫爾條紋是指兩塊光柵疊合時，出現光的明暗相間的條紋，從光學原理來講，如果光柵柵距與光的波長相比較是很大的話，就可以按幾何光學原理來進行分析。圖1所示為兩塊柵距相等的光柵疊合在一起，并使它們的刻線之間的夾角為θ時，這時光柵上就會出現若干條明暗相間的條紋，這就是莫爾條紋。

　　2、辨向原理

　　在實際應用中，被測物體的移動方向往往不是固定的。無論主光柵向前或向后移動，在一固定點觀察時，莫爾條紋都是作明暗交替變化。因此，只根據一條莫爾條紋信號，就無法判別光柵移動方向，也就不能正確測量往復移動時的位移。為了辨向，需要兩個一定相位差的莫爾條紋信號。

　　3、細分技術

　　當光柵相對移動一個柵距W，則莫爾條紋移過一個間距B，與門輸出一個計數脈沖。這樣其分辨率為W。為了能分辨比W更小的位移量，就必須對電路進行處理，使之能在移動一個W內等間距地輸出若干個計數脈沖，這種方法就稱為細分。由于細分后計數脈沖的頻率提高了，故又稱為倍頻。通常采用的細分方法有四倍頻細分、電橋細分、復合細分等。

　　4、光柵數顯裝置

　　光柵數顯裝置的結構示意圖和電路原理框圖如圖2所示。在實際應用中對于不帶微處理器的光柵數顯裝置，完成有關功能的電路往往由一些大規模(LSI)芯片來實現，下面簡要介紹國產光柵數顯裝置的LSI芯片對應完成的功能。這套芯片共分三片，另外再配兩片驅動器和少量的電阻、，即可組成一臺光柵數顯表。