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自动化技术在机械设计及制造中的应用
Application of Automation Technology in Mechanical Design and Manufacturing

精密测量领域内，光栅按其用途分为长光栅和圆光栅两类。按光线的走向分为透
射光栅和反射光栅。其中，物理光栅是利用光的衍射现象，主要用于光谱分析、
光波长测量。
刻画在玻璃尺上的光栅称为长光栅，条纹密度为 25 线 /mm、50 线 /mm、

100 线 /mm、250 线 /mm，主要用于测量长度或直线位移。根据栅线形式的不同，
长光栅分黑白光栅和闪耀光栅。黑白光栅是指只对入射光波的振幅或光强进行调
制的光栅，也称为振幅光栅或幅值光栅。透射长光栅就是黑白光栅的一种。闪耀
光栅是对入射光波的相位进行调制，也称相位光栅。闪耀光栅的线槽断面分对称

型和不对称型两种。在长度测量中主要采用对称型线槽。黑白光栅的栅线密度一
般为 20~125 线 /mm，闪耀光栅的栅线密度常在 600 线 /mm 以上。
圆光栅是指被刻画在玻璃圆盘上的光栅，该玻璃圆盘也称为光栅盘，主要用
于测量角度或角位移。栅距角也称节距角，是圆光栅的主要参数之一，它是指圆

光栅上相邻两条栅线所夹的角。需要说明，光栅的栅距是指栅线内端之间的距离。
由于栅线的宽度在全长上一致，所以栅线外端的缝宽要大一些。
（2）光栅传感器的组成
光栅传感器一般由光源、透镜、光栅副（主光栅和指示光栅）和光电接收器

件组成。光电器件包括光电池和光敏三极管两个部分。在光敏器件的输出端，常
接有放大器，通过放大器得到足够的信号输出以防干扰的影响。
光源：一般用钨丝灯泡，它有较大的输出功率，工作范围较宽（40~130W）；
但是它与光电元件相组合转换效率低。在机械振动冲击条件下工作时，使用寿命

较短。随着近年半导体发光器件的快速发展，一些新的光源不断涌现，如砷化发
光二极管发出的光为近红外光（91~94nm），接近硅光敏三极管的敏感波长。虽
然砷化发光二极管的输出功率比钨丝灯泡低，但是它与硅光敏三极管相结合，有
很高的转换效率，最高可达 30% 左右。

光栅副：透射光栅是一个长光栅，在一块长方形的光学玻璃上均匀地刻上许
多条纹，形成规则的明暗线条，光栅上的刻线称为栅线，W 称为光栅的栅距（也
称光栅常数或光栅的节距），它是光栅的重要参数，栅线的宽度为 W/2，缝隙宽
度为 W/2。指示光栅一般比主光栅短得多，通常刻有与主光栅同样密度的线纹，

一般为 25 线 /mm、50 线 /mm、100 线 /mm、250 线 /mm。
光电接收器件：包括光电池和光敏三极管等部分，当采用固态光源时，需选

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