张泽宇，刘长岭

（中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033）

1 传感器结构

光电编码器是以同轴连接的光栅为位移基准，将机械几何位移量、转换成光信息，通过光电转换器变成随光变化的电信号，经过电子学各种逻辑处理，送计算机作控制信息，显示对应的机械几何位移量。传感器原理图如图1所示。

图1 传感器原理图Fig.1 Sensor schematic

2 莫尔条纹光栅与光敏器件的关系

当两个衍射光栅接触在一起或相距一个小距离时，即可观察到一组光学图案，这组图案就是莫尔条纹。结构示意图如图2所示。

图2 结构示意图Fig.2 structure diagram

莫尔条纹通常是由两块光栅叠加形成的，光栅固定在主轴上并与之一起移动，指示光栅与基座固定在一起。是传感器工作的基础，同时是传感器的核心环节。光敏器件是将光信息转换成电信息（即通过光信号产生受控电信号）的器件。

发光管发出的光，透过光栅及指示光栅，在相对移动中产生明暗交替变化的光信号，由接收管转换成随光变化的电信号。两块光栅的莫尔条纹相对位移量，有着严格的对应关系：

式中，W —莫尔条纹宽度；P—光栅栅距；θ—两光栅栅线夹角。

光敏器件电压和电流的对应关系，都是正比例特性。优点是体积小、频响高、使用寿命长。缺点是光通量低、发散角较大（约±65）、受温度环境的影响，光电信号直流分量及幅值会发生较大变化，在精密光学测量设备中，将产生不可忽视的影响。

3 光电编码器存在的实际问题

光电编码器是光、机、电组装在一体的综合系统装置。……