光栅式传感器指采⽤光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是由⼤量等宽等间距的平⾏狭缝构成的光学器件。 ⼀般常⽤的光栅是在玻璃⽚上刻出⼤量平⾏刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于⼀狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有⼏千条乃⾄上万条刻痕。
这种利⽤透射光衍射的光栅称为透射光栅，还有利⽤两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有⾦属层的表⾯上刻出许多平⾏刻痕，两刻痕间的光滑⾦属⾯可以反射光，这种光栅成为反射光栅。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放⼤作⽤和误差平均效应，因⽽能提⾼测量精度。
光栅传感器由标尺光栅、指⽰光栅、光路系统和测量系统四部分组成。标尺光栅相对于指⽰光栅移动时，便形成⼤致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。
这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到⼀串电脉冲，通过放⼤、整形、辨向和计数系统产⽣数字信号输出，直接显⽰被测的位移量。
光栅传感器的结构及⼯作原理
光栅传感器的结构均由光源、主光栅、指⽰光栅、通光孔、光电元件这⼏个主要部分构成。
1、通光孔：通光孔是发光体与受光体的通路，⼀般为条形状，其长度由受光体的排列长度决定，宽度由受光体的⼤⼩决定。它是帖在指⽰光栅板上的。
胸片数据库2、受光元件：受光元件是⽤来感知主光栅在移动时产⽣莫尔条纹的移动，从⽽测量位移量。在选择光敏元件时，要考虑灵敏度、响应时间、光谱特性、稳定性、体积等因素。
3、光源：钨丝灯泡，它有较⼩的功率，与光电元件组合使⽤时，转换效率低，使⽤寿命短。半导体发光器件，如砷化镓发光⼆极管，可以在范围内⼯作，所发光的峰值波长为，与硅光敏三极管的峰值波长接近，因此，有很⾼的转换效率，也有较快的响应速度。
4、光栅付：由栅距相等的主光栅和指⽰光栅组成。主光栅和指⽰光栅相互重叠，但⼜不完全重合。两者栅线间会错开⼀个很⼩的夹⾓，以便于得到莫尔条纹。⼀般主光栅是活动的，它可以单独地移动，也可以随被测物体⽽移动，其长度取决于测量范围。指⽰光栅相对于光电器件⽽固定。
将主光栅与标尺光栅重叠放置，两者之间保持很⼩的间隙，并使两块光栅的刻线之间有⼀个微⼩的夹⾓θ，如图所⽰。
当有光源照射时，由于挡光效应（对刻线密度≤50条/mm的光栅）或光的衍射作⽤（对刻线密度≥100条/mm的光栅），与光栅刻线⼤致垂直的⽅向上形成明暗相间的条纹。
在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开的地⽅，形成暗带；这些明暗相间的条纹称为莫尔条纹。
莫尔条纹的间距与栅距W和两光栅刻线的夹⾓θ（单位为rad）之间的关系为
（K称为放⼤倍数）。
异丙醇钛当指⽰光栅不动，主光栅的刻线与指⽰光栅刻线之间始终保持夹⾓θ，⽽使主光栅沿刻线的垂直⽅向作相对移动时，莫尔条纹将沿光栅刻线⽅向移动；光栅反向移动，莫尔条纹也反向移动。
主光栅每移动⼀个栅距W，莫尔条纹也相应移动⼀个间距S。因此通过测量莫尔条纹的移动，就能测量光栅移动的⼤⼩和⽅向，这要⽐直接对光栅进⾏测量容易得多。包装箱制作
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当主光栅沿与刻线垂直⽅向移动⼀个栅距W时，莫尔条纹移动⼀个条纹间距。当两个光栅刻线夹⾓θ较⼩时，由上述公式可知，W⼀定时，θ愈⼩，则B愈⼤，相当于把栅距W放⼤了1/ θ倍。因此，莫尔条纹的放⼤倍数相当⼤，可以实现⾼灵敏度的位移测量。
莫尔条纹是由光栅的许多刻线共同形成的，对刻线误差具有平均效应，能在很⼤程度上消除由于刻线误差所引起的局部和短周期误差影响，可以达到⽐光栅本⾝刻线精度更⾼的测量精度。因此，计量光栅特别适合于⼩位移、⾼精度位移测量。
光栅传感器的特点
1、可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的⾃动化；
2、具有较强的抗⼲扰能⼒，对环境条件的要求不像激光⼲涉传感器那样严格，但不如感应同步器和磁栅式传感器的适应性强，油污和灰尘会影响它的可靠性。主要适⽤于在实验室和环境较好的车间使⽤。
3、精度⾼。
光栅式传感器在⼤量程测量长度或直线位移⽅⾯仅仅低于激光⼲涉传感器。在圆分度和⾓位移连续测量⽅⾯，光栅式传感器属于精度最⾼的；
4、⼤量程测量兼有⾼分辨⼒。
感应同步器和磁栅式传感器也具有⼤量程测量的特点，但分辨⼒和精度都不如光栅式传感器；
光栅传感器的种类
光栅主要分两⼤类：⼀是Bragg光栅（也称为反射或短周期光栅）；⼆是透射光栅（也称为长周期光栅）。
光纤光栅从结构上可分为周期性结构和⾮周期性结构，从功能上还可分为滤波型光栅和⾊散补偿型光栅，⾊散补偿型光栅是⾮周期光栅，⼜称为啁啾光栅（Chirp光栅）。
光纤Bragg光栅传感器
光纤光栅是利⽤光纤中的光敏性制成的。所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时，在纤芯内产⽣沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从⽽形成永久性空间的相位，光纤光栅的折射率将随光强的空间分布发⽣相应变化。⽽在纤芯内形成的空间相位光栅，其作⽤的实质就是在纤芯内形成⼀个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。
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当⼀束宽光谱光经过光纤光栅时，满⾜光纤光栅布拉格条件的波长将产⽣反射，其余的波长将透过光纤光栅继续往前传输，利⽤这⼀特性可制造出许多性能独特的光纤器件。
锌焙砂啁啾光纤光栅传感器
与光纤Bragg光栅传感器的⼯作原理基本相同，在外界物理量的作⽤下啁啾光纤光栅除了△λＢ的变化外，还会引起光谱的展宽。
这种传感器在应变和温度均存在的场合是⾮常有⽤的，啁啾光纤光栅由于应变的影响导致了反射信号的拓宽和峰值波长的位移，⽽温度的变化则由于折射率的温度依赖性（ｄｎ／ｄＴ），仅影响重⼼的
位置。通过同时测量光谱位移和展宽，就可以同时测量应变和温度。
长周期光纤光栅传感器
长周期光纤光栅传感器
长周期光纤光栅（ＬＰＧ）的周期⼀般认为有数百微⽶，ＬＰＧ在特定的波长上把纤芯的光耦合进包层：λｉ＝（ｎ０－ｎｉｃｌａｄ）·Λ。式中，ｎ０为纤芯的折射率，ｎｉｃｌａｄ为ｉ阶轴对称包层模的有效折射率。光在包层中将由于包层／空⽓界⾯的损耗⽽迅速衰减，留下⼀串损耗带。
⼀个独⽴的ＬＰＧ可能在⼀个很宽的波长范围内有许多的共振，ＬＰＧ共振的中⼼波长主要取决于芯和包层的折射率差，由应变、温度或外部折射率变化⽽产⽣的任何变化都能在共振中产⽣⼤的波长位移，通过检测△λｉ，就可获得外界物理量变化的信息。ＬＰＧ在给定波长上的共振带的响应通常有不同的幅度，因⽽ＬＰＧ适⽤于多参数传感器。
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