光栅尺是精密测量仪器中的核心元件，主要用于直线或旋转位移的高精度测量。其作用和工作原理基于光学干涉和莫尔条纹技术，广泛应用于数控机床、坐标测量机（CMM）、半导体设备等领域。以下是详细说明：

一、光栅尺的作用

1. 位移测量  

 将机械位移转换为电信号，通过检测光栅条纹的变化计算移动距离和方向。

2. 闭环控制  

 在数控系统中实时反馈位置信息，与伺服电机构成闭环控制，修正机械误差（如丝杠反向间隙、热变形）。

3. 高分辨率检测  

 分辨率可达纳米级（如1nm），远高于传统编码器或磁栅尺。

二、光栅尺的精度关键指标

1. 分辨率（Resolution）  

 最小可检测位移量，取决于光栅刻线密度（如20nm~1μm）。高精度光栅每毫米刻线数可达数千条（如10000线/mm）。

2. 精度等级（Accuracy）  

 系统误差范围，通常以±μm/m表示。例如：普通级：±5μm/m  ；超高精度级：±0.1μm/m（如海德汉的某些型号）。

3. 重复性（Repeatability）  

 多次测量同一位置的一致性，通常优于绝对精度（如±0.05μm）。

三、维护与校准

定期清洁：避免灰尘遮挡光路（如使用无水乙醇清洁标尺光栅）。

温度补偿：内置温度传感器实时修正热变形误差。

动态校准：通过激光干涉仪进行在线校准。

四、技术发展趋势

1. 绝对式光栅尺：无需回零，直接输出绝对位置信息。

2. 集成化设计：将读数头与信号处理电路集成，减少外部干扰。

3. 抗污染技术：自清洁涂层或气密封装（适用于恶劣环境）。

光栅尺的精度和可靠性使其成为超精密制造的核心传感器，未来随着微纳加工技术的进步，其性能还将进一步提升。

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