光栅是光栅传感器的主要元件，它是一块尺子，在尺面上刻有透明或不透明的排列规则和形状规则的刻线，图9.1-1所示是黑白型长光栅尺。尺上平行等距的刻线称为栅线。a为条纹宽度，b为刻线宽度，d＝a＋b称为光栅栅距（亦称光栅节距或称光栅常数）。一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光的缝宽，即a＝b。如果把两块黑白型长光栅尺面对面相迭放，两块光栅尺的栅线形成很小夹角θ；由于光的干涉效应，就会产生垂直于栅线的明暗相间的条纹，如图9.1-2所示。图中Ⅰ为不透光的暗条纹，Ⅱ为透光的亮条纹，这种明暗相间的条纹被称为莫尔条纹。如果两光栅尺做左右相对运动，则莫尔条纹上下运动。莫尔条纹的间距w与栅距d、光栅夹角θ的关系可由图中的ΔABC求出：
图9.1-1 黑白型长光栅
图9.1-2 莫尔条纹的形成
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由上式可以得出如下重要结论：
（1）对应关系。在两光栅夹角θ一定的情况下，两光栅沿垂直于栅线的方向移动时，莫尔条纹沿着栅线方向移动。如果光栅移动一个栅距d，莫尔条纹对应地移动一个纹距w。这种严格的对应关系，不仅可以根据莫尔条纹的移动量来判断光栅尺的位移量，同时可以根据莫尔条纹的移动方向来判断光栅尺的位移方向。
（2）放大作用。由式（9.1-1）可知光栅的放大系数为
θ角越小，K值越大。如令θ＝0.00174532rad（即1＂），d＝0.02mm，K＝572.961，w＝11.4592mm。尽管栅距很小，但莫尔条纹却很明显，所以，我们可以用较大的莫尔条纹移动量换算出非常小的光栅位移x。
（3）平均效应。莫尔条纹是由大量的栅线形成的，这对栅线宽度和栅距的刻划误差、栅线的断裂及其它疵病有平均作用，从而起到了减小光栅栅距局部误差的作用。
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