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編碼器主要由多個部件構成，包括碼盤（圓光柵、指示光柵）、機體、發光器件以及感光器件等。其中，圓光柵由透明材料或金屬材料上涂膜或刻畫而成的明暗相間條紋組成，這些條紋以放射狀分布。每個相鄰條紋之間的間距被定義為柵節，而光柵整周的柵節數則決定了編碼器的脈沖數，即其分辨率。指示光柵是一個靜止的光柵片，其窗口條紋刻線與圓光柵的條紋刻線完全相同。

機體作為載體，用于裝配圓光柵、指示光柵等部件。發光器件通常采用的是紅外發光管，而感光器件則是高頻光敏元件，常見的類型有硅光電池和光敏三極管。

編碼器按工作原理可分為增量式和絕對式兩類。

增量式編碼器能夠將位移轉化為周期性的電信號，并進一步轉化為計數脈沖，通過脈沖的數量來反映位移的大小。這種編碼器具有高精度、結構簡單、成本低廉等優點，適用于角度和速度的測量，但由于開機后需要尋零，且在脈沖傳輸過程中可能受到干擾產生累計誤差，因此其速度受到一定限制。

絕對式編碼器則是一種用于檢測絕對角度位置的裝置，其位置輸出信號為特定制式的數碼信號，表示位移后的絕對位置。其結構主要包括旋轉的碼盤、光源和光敏元件。光源發出的光通過光學系統，穿過碼盤的透光區被光敏元件接收，輸出為“1”；若被不透明區遮擋，則輸出為“0”。各個碼道的輸出編碼組合即表示碼盤的轉角位置。絕對式編碼器具有高精度、無接觸、壽命長、無需尋零、無累計誤差和允許高轉速等優點，但結構相對復雜，體積較大，價格較高。