✔光栅
光栅是一种高精度的位置传感器，有长光栅和圆光栅两种类型，长光栅用于直线位移测量，又称直线光栅，用于工作台等移动部件直线位移的测量，如图1a 所示。圆光栅用于角位移测量，常用于数控回转工作台和主轴角位移的测量，如图1b 所示。
图 1-10a 中，光栅尺身固定在机床床身上，扫描头固定在工作台上，扫描头随工作台一起移动,将工作台的直线位移量转换成电信号由电缆输出。在闭环伺服系统中,将光栅直接测量得到的直线位置与指令位置进行比较构成位置环控制。光栅根据测量原理有增量式和绝对式两种类型。
✔增量式光栅
标尺光栅（又称主尺)在尺身内固定不动，标尺光栅由光学玻璃或不锈钢带制成，标尺光栅上刻有等间距的条纹，该间距称为栅距ω。另外，标尺光栅上还刻有一组零标志条纹，并按等差规律排列，其目的在于，在回参考点的过程中，能就近寻零标志，节省回参考点的时间。与标尺光栅相对应的指示光栅（又称副尺）也刻有等间距的条纹,指示光栅固定在扫描头内，随扫描头一起移动。根据光线的投射方式，光栅有透射式光栅和反射式光栅，图2所示的光栅为增量式光栅。
在图3a所示的透射式增量光栅中,当指示光栅随光源、透镜及光敏元件一起相对于标尺光栅左右移动时，指示光栅和标尺光栅相向间的条纹产生光学现象，表现为在指示光栅上产生上下移动且明暗相间的条纹，该条纹称为莫尔条纹，如图3b所示。
指示光栅每移动一个栅距，即产生一个莫尔条纹，光敏元件接收到莫尔条纹明暗相间的变化,即产生电信号,检测电路对光敏元件产生的电信号进行处理并输出测量信号。因为莫尔条纹的宽度远大于栅距,所以,莫尔条纹具有对栅距进行放大的作用。对输出脉冲进行计数，就是对栅距进行累积，累积的结果就是被测直线位移。例如：光栅栅距为20μm，计数脉冲为1000,则被测直线位移为20μm ×1000 =20000μm=20mm。
另外，莫尔条纹移动的方向与指示光栅的移动方向相关，当指示光栅往右移动时，莫尔条纹往下移动。反之亦然。通过一组光敏元件对莫尔条纹的移动方向进行检测，输出两路相位差 90°的电信号进行辨向。
输出的测量信号还可以进行倍频，以进一步提高测量分辨力。例如：某栅距为 20μm 的直线光栅，经5 倍频后，栅距相当于20μm/5=4μm，提高了测量分辨力。表1所列为增量式光栅参数，供参考。
✔绝对光栅
绝对式光栅与增量式光栅的结构基本相同,由光源、透镜、指示光栅、标尺光栅和光敏元件等组成,但绝对式光栅的标尺光栅上刻有一组二进制编码的条纹，如图4所示。
指示光栅相对于标尺光栅移动时，与指示光栅对应的光敏元件“读”出当前位置的二进制码。绝对式光栅通常按一定的通信协议采用串行通信方式进行数据传输。表2所列为绝对式光栅参数,供参考。
