码盘基础知识
占空比：刻线和透光缝为什么常做成一比一
码盘图纸上常写“线宽与缝宽 1:1”。这是因为指示光栅为 1:1 时，透光比例正好 50% 的码盘交流信号最大；偏离 1:1，信号幅值下降，用固定阈值整形时方波宽度也跟着偏，四倍频的计数间隔不再均匀。本文用算例讲清占空比的影响和检测方法。
码盘图纸上常能看到“线宽 : 缝宽 = 1 : 1”，或者“占空比 50%”。为什么不是 1:2 或 2:1？做出来偏一点，比如透光缝占了 55%，又会怎样？
这里说的占空比，指透光缝宽度占一个节距的比例（反射式码盘对应反射区的比例）。下面按“指示光栅为 1:1、信号近似正弦”来分析。
1:1 时交流信号最大
码盘转动时，码盘的缝和指示光栅的缝时而对齐、时而错开，透过的光一强一弱。真正携带位置信息的是其中的交流部分。
可以证明，在指示光栅为 1:1 时，信号基波（正弦部分）的幅值与 sin(π × 占空比) 成正比，直流部分与占空比成正比：
| 透光比例 | 交流幅值（以 1:1 为 1） | 直流分量（以 1:1 为 1） |
|---|---|---|
| 50% | 1 | 1 |
| 40% 或 60% | 约 0.95 | 0.8 或 1.2 |
| 30% 或 70% | 约 0.81 | 0.6 或 1.4 |
所以 1:1 是交流幅值的峰顶。偏 10 个百分点，幅值只降约 5%，看起来不多，但它会和偏心、间隙、污染等其他因素叠加，吃掉信号余量。
偏了以后：方波宽度跟着变
如果整形电路用一个按 1:1 设定的固定阈值，占空比偏了，信号的直流分量变了，方波的高电平宽度也会跟着偏。按正弦近似计算：透光 40% 时，方波高电平约占 42%；透光 60% 时约占 58%，见图1。
四倍频要在 A、B 两路的每个上升沿和下降沿各计一次数，方波宽度一偏，计数间隔就不再均匀。以 2500 线为例，理想时每个计数 129.6″；透光 40% 时，四个间隔变成约 129.6″、86.3″、129.6″、172.9″，见图2。用计数间隔算速度时，就会出现周期性的波动。
如果电路用差分方式比较（A 与 A− 相减），直流分量会被抵消，方波宽度基本不受影响，但交流幅值下降的问题仍在。
线宽偏差从哪里来
占空比偏差多半来自线宽偏差：曝光量、显影、蚀刻控制不当，会让整片码盘的刻线系统性地偏宽或偏窄，掩模本身的线宽误差也会带过来。
同样的绝对偏差，节距越小，占空比偏得越多。以半径 20 mm 为例，铬线比设计窄 2.5 μm：
- 2500 线，节距约 50.3 μm，透光比例从 50% 变成约 55%；
- 10000 线，节距约 12.6 μm，透光比例变成约 70%。
检测时怎么看占空比
- 在读数半径处，用影像测量仪测线宽和节距，换算成占空比。径向刻线的线宽随半径变化，一定要在规定的半径上测。
- 沿圆周取多个均布位置测量，看整圈是否一致。
- 统一边缘的判定方法。边缘发毛、残铬会让测量值和实际的光学效果不一致。
- 装成编码器后，可以用示波器看 A 相高低电平的时间比，以及 A、B 信号的李萨如图。
小结
1:1 不是习惯，而是让交流信号最大、方波最均匀的设计点。占空比偏了，幅值下降、方波变宽或变窄，四倍频的计数间隔也随之不均。节距越细，线宽控制越要紧，检测时要在读数半径上、沿整圈多点测量。
延伸阅读：ENC7 编码器码盘生产厂家（中文主页） · 码盘技术文库
关于我们：晶正光电专注编码器码盘研发制造，玻璃、金属、PC 码盘均可按图定制。
官网：https://enc7.com
© 廊坊晶正光电技术有限公司 版权所有，未经书面许可不得转载、摘编。本文借助 AI 辅助创作。