距离测量在工业自动化控制中是最常见的，通过距离测量我们可以实现很多复杂的控制，例如通过检测升降平台的高度来控制平台在不同的位置停止，通过检测障碍物的距离来调节执行机构的运行速度，通过检测相邻行车的距离来保障行车的有效防撞空间等。
实现距离测量有许多可行的方法，使用什么样的检测元件必须考虑到现场的安装条件，检测精度，响应时间，当然还有就是成本。本章介绍两种目前用的比较多的元件：1 激光测量传感器 2 光栅尺

一 激光测量传感器
1. 激光测距的原理是什么？
激光测距一般采用两种方式来测量距离:相位法和脉冲法。

相位测距技术的测距精度高,但作用距离有限,主要用于高精度大地测量。众所周知，光在给定介质的传播速度是一定的，因此，通过测量光在参考点和被测点之间的往返传播时间，即可给出目标和参考点之间的距离。
相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间，其计算公式如下：
t=Φ/2πf
式中，t为光波往返传播时间（s）；Φ为调制光波的相位变化量（rad）; f为调制频率（Hz）。
光的往返传播时间得到后，目标至参考点的距离可由下式求得
R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)
式中，R为目标至参考点距离（m）；c为光波传播速度（m/s）；λ为调制光波波长（m）。
相位位移是以2π为周期变化的，因此有
Φ=（N+△n）.2π
式中，N为相位变化整周期数；△n为相位变化非整周期数。
由以上两式可知
R=λ/2×（N+△n）
上式表明，只要测出发射和接收光波的相位差，即可得到目标的距离。因此相位测距可理解为以调制光波半波长为“测量尺度”的距离测量方法。
需要注意，测相并不是测量红外或者激光的相位，而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。

脉冲式激光测距原理与雷达测距相似，测距仪向目标发射激光信号，碰到目标就要被反射回来，由于光的传播速度是已知的，所以只要记录下光信号的往返时间，用光速（30万千米/秒）乘以往返时间的二分之一，就是所要测量的距离。现在广泛使用的手持式和便携式测距仪，作用距离为数百米至数十千米，测量精度为五米左右。我国研制的对卫星测距的高精度测距仪，测量精度可达到几厘米。

二 光栅尺
光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测元件，它主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常，标尺光栅固定在机床的活动部件上(如工作台或丝杠)，光栅读数头安装在机床的固定部件上(如机床底座)，二者随着工作台的移动而相对移动。在光栅读数头中，安装着一个指示光栅，当光栅读数头相对于标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上移动。当安装光栅时，要严格保证标尺光栅和指示光栅的平行度以及两者之间的间隙(一般取0.05mm或0.1mm)要求。
1．光栅尺的构造和种类
光栅尺包括标尺光栅和指示光栅，它是用真空镀膜的方法光刻上均匀密集线纹的透明玻璃片或长条形金属镜面。对于长光栅，这些线纹相互平行，各线纹之间距离相等，我们称此距离为栅距。对于圆光栅，这些线纹是等栅距角的向心条纹。栅距和栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。常见的长光栅的线纹密度为25,50,100,125,250条／mm。对于圆光栅，若直径为70mm,一周内刻线100-768条；若直径为110mm，一周内刻线达600-1024条，甚至更高。同一个光栅元件，其标尺光栅和指示光栅的线纹密度必须相同。
2．光栅读数头
光栅读数头由光源、透镜、指示光栅、光敏元件和驱动线路组成。读数头的光源一般采用白炽灯泡。白炽灯泡发出的辐射光线，经过透镜后变成平行光束，照射在光栅尺上。光敏元件是一种将光强信号转换为电信号的光电转换元件，它接收透过光栅尺的光强信号，并将其转换成与之成比例的电压信号。由于光敏元件产生的电压信号一般比较微弱，在长距离传递时很容易被各种干扰信号所淹没、覆盖，造成传送失真。为了保证光敏元件输出的信号在传送中不失真，应首先将该电压信号进行功率和电压放大，然后再进行传送。驱动线路就是实现对光敏元件输出信号进行功率和电压放大的线路。 根据不同的要求，读数头内常安装2个或4个光敏元件。
光栅读数头的结构形式，除垂直入射式之外，按光路分，常见的还有分光读数头、反射读数头和镜像读数头等。

三 激光测距传感器和光栅尺的比较

1.短距离内激光测距和光栅尺的检测精度基本上区别不大，都可以达到微米级甚至更高，但是检测距离大了以后，光栅尺的优越性就体现出来了，这是因为激光测距的精度收距离的影响比较大，而光栅尺不受距离的影响。

2.在成本上由于光栅尺需要安装尺光栅，当检测距离较长时，就必须考虑尺光栅的硬件成本，而激光测距传感器则不需要任何附加硬件，成本会低很多。

3.激光传感器可以方便的更换检测位置，而光栅尺则比较麻烦。而且在维护方面由于光栅尺在铝尺上装有浮法玻璃因此光栅尺比激光传感器要来的脆弱。