计量光栅读数头的形式

　　直读式光栅读数头是指利用垂直照明光束获得莫尔条纹信号的读数头，也称为垂直入射式光栅读数头。图中为两种典型的光路布局形式。其中图1（a）为透射式读数头，图1（b）为反射式读数头。

　　此类读数头以硅光电池接收系统为代表。由于它结构简单和紧凑，并且硅光电池性能稳定，安装方便，因此得到广泛采用。

　　直读式读数头适用于栅距大于0.01mm的照相黑白光栅（即振幅光栅）。对于25～100线对／mm的黑白光栅，主光栅和指示光栅之间的间隙d可以是小间隙工作［d＝（3～5）ω，也可以大间隙工作（d＝ω2／λ）。对于比25线对／mm还少的光栅，应该根据所要求的光电信号的波形来调整间隙。增加光栅间隙并调宽光束可以使输出波形更接近正弦。

　　1一光源2一聚光镜 3一物镜 口一光电池5一主光栅 6一指示光栅 7一场镜 8一反光镜

　　图1 直读式光栅读数头

　　近年来，在钢带或钢基板上制出的反射光栅的应用日益增多，因为反射式钢带光栅具有坚固耐用、线膨胀系数与工件相近等优点。对于反射光栅，应采用图1（b）形式的光路布局。

　　分光式读数头适用于相位光栅系统。其典型的光路如图2所示。现以图2（a）中的透射式光路为例，说明其工作原理。从点（或线）光源1发出的光经由聚光镜2形成平行光照明主光栅3和指示光栅4，由两块光栅产生多级衍射。如果采用的是双级闪耀光栅，则从主光栅出射的是0级和1级衍射光束，再经指示光栅的衍射，得到（0，1），（0，0）不口（1，0），（1，1）四个波阵面。由聚光镜5和狭缝6会聚了相互平行的（0，1）、（1，0）这两个1级组波阵面，并由光电管7接收，转换成光栅电信号。

　　1一光源 2一聚光镜 3一主光棚 6一狭缝 7一光电管8一析光棱镜

　　图2 分光式读数头

　　狭缝（光阑）6的作用是挡住除（0，1）和（1，0）夕卜的其他各级衍射，以提高输出信号的反差。为了克服两光栅问隙变化而造成的测量误差，应采用最小偏角布局光路，即应令-β=a。由于衍射的影响可以通过光阑而大大削弱，因此这类读数头可采用较大的光栅间隙。