一般常用的光柵是在玻璃上刻出大量平行刻痕制成，刻痕為不透光部分，兩刻痕之間的光滑部分可以透光，相當(dāng)于 一狹縫。精制的光柵，在1CM寬度內(nèi)刻有幾千條乃至上萬條刻痕。

這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵，還有利用兩刻痕間的反射光的光柵，如在鍍有金屬的表面上刻出許多平行刻痕，兩刻痕的光滑金屬面可以反射光，這種光柵成為反射光柵。由光柵形成的疊柵條紋具有光學(xué)放大作用和誤差平均效應(yīng)，因而能提高測(cè)量精度。

光柵傳感器由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)四部分組成系統(tǒng)。標(biāo)尺光柵相對(duì)于指示光柵移動(dòng)時(shí)，便 形成大致按正弦規(guī)律分布的明暗相間的疊柵條紋。

這些條紋以光柵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度移動(dòng)，并直接照射到光電元件上，在它們的輸出端得到一串電脈沖，通過放大、整形、辨向和計(jì)數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)輸出，直接顯示被測(cè)的位移量。

光柵傳感器的結(jié)構(gòu)均由光源、主光柵、指示光柵、通光孔、光電元件這幾個(gè)主要部分構(gòu)成。

1、光源：鎢絲燈泡，它有較小的功率，與光電元件組合使用時(shí)，轉(zhuǎn)換效率低，使用壽命短。半導(dǎo)體發(fā)光器件，如砷化鎵發(fā)光二級(jí)管，可以在范圍內(nèi)工作，所發(fā)光的峰值波長(zhǎng)為，與硅光敏三極管的峰值波長(zhǎng)接近，因此，有很高的轉(zhuǎn)換效率，也有較快的響應(yīng)的速度。

2、光柵付：由柵距相等的主光柵和指示光柵組成。主光柵和指示光柵相互重疊，但又不完全重合。兩者柵線間會(huì)錯(cuò)開一個(gè)很小的狹角，以便于得到莫爾條紋。一般主光柵是活動(dòng)的，它可以單獨(dú)地移動(dòng)，也可以隨被測(cè)物體而移動(dòng)，其長(zhǎng)度取決于測(cè)量光圍。指示光柵相對(duì)于光電器件而固定。

3、通光孔：通光孔是發(fā)光體與受光體的通路，一般為條形狀，其長(zhǎng)度由受光體的排列長(zhǎng)度決定，寬度由受光體的大小決定。它是帖在指示光柵上的。

4、受光元件：受光元件是用來感知主光柵在移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋的移動(dòng)，從而測(cè)量位移動(dòng)。在選擇光敏元件時(shí)，要考慮靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、光譜特性、穩(wěn)定性、體積等因素。

將主光柵與標(biāo)尺光柵重疊放置，兩者之間保持很小 的間隙，并使兩塊光柵的刻線之間一個(gè)微小的夾角θ，如圖所示。

當(dāng)有光源照射時(shí)，由于擋光效應(yīng)(對(duì)刻線密度 ≤50條/mm的光柵)或光的衍射作用(對(duì)刻線密度 ≤100條/mm的光柵)，與光柵刻線大致垂直的方向上形成明暗相間的條紋。

在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過，形成亮帶;在兩光柵刻線的錯(cuò)開的地方，形成暗帶;這些明暗相間的條紋稱為莫爾條紋。

莫爾條紋的間距與柵距W和兩光柵線的夾角θ(單位為rad)之間的關(guān)系為光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理

(K稱為放大倍數(shù))。

當(dāng)指示光柵不動(dòng)，主光柵的刻線與指示光柵刻線之間始終保持夾角θ，而使主光柵的沿刻線的垂直方向任相對(duì)移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋將沿光柵刻線方向移動(dòng);光柵反向移動(dòng)，莫爾條紋也反向的移動(dòng)。

主光柵每移動(dòng)一個(gè)柵距W,莫爾條紋也相應(yīng)移動(dòng)一個(gè)間距S。因此通過測(cè)量莫爾條紋的移動(dòng)，就能測(cè)量光柵移動(dòng)的大小和方向，這要比直接對(duì)光柵進(jìn)行測(cè)量容易得多。

當(dāng)主光柵沿與刻線垂直方向移動(dòng)一個(gè)柵距W時(shí)，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)條紋間距。當(dāng)兩個(gè)光柵刻線夾角θ較小時(shí)，由上述公式可知，W一定時(shí)，θ愈小。則B愈大，相當(dāng)于把柵距W放大了1/θ倍。因此，莫爾條紋的放大倍數(shù)相當(dāng)大，可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的位移測(cè)量。

莫爾條紋是由光柵的許多刻線共同形成的，對(duì)刻線誤差具有平均效應(yīng)，能在很大程度上削除由于刻線誤差所引起的局部和短周期誤差影響，可以達(dá)到比光柵本身刻線精度更高的測(cè)量精度。因此，計(jì)量光柵特別適合于小位移、高精度位移測(cè)量。