光栅由标尺光栅和指示光栅组成,两者的光刻密度相同,但体长相差很多,其结构如图1所示。
图1 光栅测量原理
指示光栅上出现莫尔条纹，它们是沿着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列的,如图2所示。
图2 莫尔条纹示意
光栅莫尔条纹的特点是起放大作用,用w表示条纹宽度,p表示栅距,θ表示光栅条纹间的夹角,则有
光栅测量系统的基本构成如图3所示。
图3 光栅测量系统
1.感应同步器
（1）直线感应同步器
由定尺和滑尺两部分组成。
滑尺表面刻有两个绕组,即正弦绕组和余弦绕组,见图4。
图4 感应同步器原理图
（2）圆盘式感应同步器
如图5所示,其转子相当于直线感应同步器的滑尺,定子相当于定尺,而且定子绕组中的两个绕组也错开1/4节距。
图5 圆盘式感应同步器
（a） 定子； （b） 转子
感应同步器根据其激磁绕组供电电压形式不同，分为鉴相测量方式和鉴幅测量方式。
（1） 鉴相式
根据感应电势的相位来鉴别位移量。
图6说明了感应电势幅值与定尺和滑尺相对位置的关系。
图6 滑尺绕组位置与定尺感应电势幅值的变化关系
滑尺在定尺上每滑动一个节距,定尺绕组感应电势就变化了一个周期,即
ea=ku–acosθ（4-11）
式中: ;
k——滑尺和定尺的电磁耦合系数；
θ——滑尺和定尺相对位移的折算角。
若绕组的节距为w,相对位移为l,则
同样,当仅对正弦绕组b施加交流激磁电压ub时,定尺绕组感应电势为
e b=-ku b sinθ （4-13）
对滑尺上两个绕组同时加激磁电压,则定尺绕组上所感应的总电势为
e =e a+eb=ku acosθ-kubsinθ
=kumsinωt cosω-ku mcosωtsinω
=kumsin (ωt-θ) （4-14）
从上式可以看出,感应同步器把滑尺相对定尺的位移l的变化转成感应电势相角θ的变化。因此,只要测得相角θ,就可以知道滑尺的相对位移l：
（2）鉴幅式
在滑尺的两个绕组上施加频率和相位均相同,但幅值不同的交流激磁电压ua和ub。
ua=umsinθ-1sinωt （4-16）
ub=umcosθ -1 sinωt （4-17）
式中: θ1——指令位移角。
设此时滑尺绕组与定尺绕组的相对位移角为θ,则定尺绕组上的感应电势为
e =kua cosθ-kubsinθ=kum(sinθ -1 cosθ-cosθ-1sinθ)sinωt=kumsin (θ1-θ) sinωt （4-18）