光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测元件，主要由光栅尺（包括标尺光栅和指示光栅）和光栅读数头两部分组成。通常，标尺光栅固定在机床的运动部件（如工作台或丝杠）上，光栅读数头安装在机床的固定部件（如机床底座）上，两者随着工作台的移动而相对移动。在光栅读数头中，安装着一个指示光栅，当光栅读数头相对于标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上移动。当安装光栅时，要严格保证标尺光栅和指示光栅的平行度及两者之间的间隙（一般取0.05mm或0.1mm）要求。
光栅尺是用真空镀膜的方法光刻上均匀密集线纹的透明玻璃片或长条形金属镜面。对于长广栅，这些线纹相互平行，各线纹之间的距离相等，称此距离为光栅距。对于圆光栅，这些线纹是等栅距角的向心条纹。栅距和栅角是决定光栅光学性质的基本参数。常见的长光栅的线纹密度为25条/mm、50条/mm、100条/mm、250条/mm。对于圆光栅，若直径为70mm，则一周内刻线100～768条；若直径为110mm，则一周内刻线达600～1024条，甚至更高。同一个光栅元件，其标尺光栅和指示光栅的线纹密度必须相同。
图4-81 光栅读数头(www.xing528.com)
1—光源 2—透镜 3—指示光栅 4—光敏元件 5—驱动电路
图4-81是光栅读数头的构成图，它由光源、透镜、指示光栅、光敏元件和驱动电路组成。读数头的光源一般采用白炽灯泡。白炽灯泡发出的辐射光线经过透镜后变成平行光束，照射在光栅上。光敏元件是一种将光强信号转换为电信号的光电转换元件，它接收透过光栅尺的光强信号，并将其转换成与之成比例的电压信号。由于光敏元件产生的电压信号一般比较微弱，在长距离传送时很容易被各种干扰信号所淹没、覆盖，造成传送失真。为了保证光敏元件输出的信号在传送中不失真，应首先将该电压信号进行功率和电压放大，然后再进行传送。驱动电路就是实现对光敏元件输出信号进行功率和电压放大的电路。
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