光柵傳感器作為現代精密位移測量的基石，通過光與精密刻線的奇妙互動，實現了微米甚至納米級的位移捕捉。其核心在于光柵尺與光電轉換技術的結合，廣泛應用于數控機床、半導體制造等高精度領域。

位移測量的核心原理

光柵傳感器的核心部件是標尺光柵（主尺）和指示光柵（讀數頭）。兩者刻有密集的平行刻線，當它們以微小夾角重疊時，會產生明暗相間的莫爾條紋。
指示光柵相對標尺光柵移動時，莫爾條紋同步移動。光電元件捕捉條紋明暗變化，將其轉換為周期性電信號。通過計算信號周期數，即可精確反推出位移量。

關鍵工作流程：
1. 光柵尺刻線產生光學干涉
2. 形成移動的莫爾條紋
3. 光電探測器接收光強變化
4. 電信號經細分電路處理
5. 輸出數字位移值

不可替代的技術優勢

光柵傳感器在精密測量領域具有獨特競爭力，主要源于其物理測量特性。
* 非接觸測量：讀數頭與光柵尺無機械接觸，避免磨損，壽命長
* 抗干擾性強：對油污、震動等環境因素敏感性較低
* 量程靈活：光柵尺長度可按需定制，實現大范圍測量
* 分辨率高：通過電子細分技術，分辨率可達亞微米級
| 特性類型 | 典型表現 |
| :————- | :————————— |
| 測量精度 | 通常在微米級 |
| 響應頻率 | 適應高速運動場景 |
| 安裝要求 | 需保證光柵尺與導軌平行度 |

多元化的工業應用場景

憑借高精度和穩定性，光柵傳感器已成為高端制造領域的“標準配置”。

數控機床精度保障

在加工中心、車床中，光柵傳感器直接安裝在直線軸上，實時反饋刀架或工作臺位置，構成全閉環控制系統。這有效補償了絲杠熱變形等誤差，顯著提升加工精度。(來源：機械工程學報, 2020)

精密儀器定位控制

• 3D打印設備層厚控制
• 半導體光刻機晶圓臺定位
• 坐標測量機(CMM)空間坐標采集
• 液晶面板檢測設備運動平臺

新興技術融合應用

在協作機器人關節角度反饋、精密醫療設備位移監控等領域，微型化光柵傳感器正發揮關鍵作用。其無磁干擾特性也使其在MRI設備內部件定位中具有潛力。

結語

光柵傳感器以莫爾條紋這一物理現象為基礎，將微觀位移轉化為可量化信號，成為精密位移測量的標桿技術。隨著制造工藝進步，其在微型化、抗污染、多軸集成方面持續突破，為智能制造及精密工程提供著不可或缺的“位置之眼”。