计量光栅在数显光电检测仪器与数控机电设各中得到广泛应用。计量光栅实际上就是刻线间隔很小（比如每毫米刻20、50或100线对）的标尺（长光栅）或度盘（圆光栅）。它既是计量标准器，同时又能自动读数。而且还可以利用其光电输出信号实现控制的目的，因此它的用途越来越广泛。
图1 莫尔条纹的几何光学解释
计量光栅大多数是利用两块光栅叠合产生的莫尔条纹原理来工作的。两块光栅中一块作为计量标准器，称为主光栅。另一块随工作台运动，并传出运动信息，称为指示光栅。两块光栅叠合时，使两者栅线有很小的夹角，就可以得到横向莫尔条纹（为防止擦伤，两块光栅之间应有很小的运动空隙）。如图1所示，纫、鲂为两块光栅
计量光栅是电子测量领域中不可或缺的精密元件，尤其在数显光电检测仪器和数控机械设备中扮演着重要角色。计量光栅主要分为长光栅和圆光栅两种形式，其特征在于刻线间距非常小，可能达到每毫米20、50或100线对。这种设计使得光栅不仅能够作为测量标准，还能实现自动读数功能，同时通过光电输出信号进行控制，具有广泛的应用潜力。
计量光栅的工作原理主要基于莫尔条纹现象。莫尔条纹是由两块光栅叠加并形成一定夹角时，由于栅线相互干涉而产生的明暗交替的条纹。其中一块光栅作为固定的标准参考，称为主光栅，而另一块则随被测物体一起移动，称为指示光栅。当这两块光栅之间的夹角θ很小，两者的栅距ω相等时，会形成横向的莫尔条纹。在图1中，纫和鲂分别代表两块光栅的栅距，当指示光栅移动时，莫尔条纹会相应地在垂直于栅线的方向上移动。
莫尔条纹的移动与指示光栅的移动成比例，即指示光栅移动一个栅距ω，莫尔条纹就会移动一个条纹宽度B。通过检测莫尔条纹的位置变化，可以精确测量出指示光栅的位移。由于莫尔条纹的宽度B远大于单个栅距ω，这一放大效应使得测量分辨率大大提高，便于布置光电探测器和实现微小位移的精确测量。
在实际应用中，如果光栅的栅距小于0.01mm（每毫米超过100线对），例如ω=0.005mm（200线对/mm），单纯依赖几何光学解释莫尔条纹可能不足以准确描述其现象。此时，需要引入光栅的衍射效应，也就是多缝衍射理论。衍射效应使得光的传播不再遵循直线传播规律，而是受到光栅周期性结构的影响，产生干涉和衍射现象，从而形成更加复杂的莫尔条纹图案。
计量光栅通过莫尔条纹的形成和移动实现了高精度的位移测量。其工作原理结合了几何光学和衍射效应，能够适应不同精度要求的测量任务。在现代电子测量系统中，计量光栅因其高效、精准的特点，被广泛应用于各种精密测量和控制系统中，如坐标测量机、精密机床、自动化设备等。随着科技的发展，计量光栅技术也在不断进步，为更高级别的测量需求提供了解决方案。
