光柵尺測量系統主要由光源、透鏡、標尺光柵、指示光柵、光敏元件和信號處理電路組成。信號處理電路又具有放大、整形和鑒向倍頻功能。通常情況下，除標尺光柵與工作臺裝在一起隨工作臺移動外，光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和信號處理電路均裝在一個殼體內，做成一個單獨部件固定在機床上。這個部件稱為光柵讀頭，其作用是將莫爾條紋的信號轉換成所需的電脈沖信號。當標尺光柵隨工作臺一起移動時，光源通過聚光鏡后，透過標尺光柵和指示光柵形成忽明忽暗的莫爾條紋(光信號)；光敏元件把光信號轉換成電信號，然后通過信號處理電路的放大、整形、鑒相倍頻后輸出或顯示。為了測量轉向，至少要放置兩個光敏元件，兩者相距1/4莫爾條紋節距，這樣當莫爾條紋移動時，會得到兩路信號相位相差π/2的波形；將輸出信號送入鑒向電路，即可判斷移動方向。

　　為提高光柵的分辨率，通常還用4倍頻的方法細分。所謂4倍頻細分，就是將莫爾條紋原來的每個脈沖信號，變為在0、π/2、π、3π/2時都有脈沖輸出，從而使精度提高了4倍。若光柵柵距0.01mm，則工作臺每移動0.0025mm，系統就會送出一個脈沖，即分辨率為0.0025mm。由此可見，光柵尺測量系統的分辨率不僅取決于光柵尺的柵距，而且取決于鑒相倍頻的倍數n，即分辨率=柵距/n。

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