一．磁栅尺与录磁原理
1.磁栅尺
已录刻好磁波的磁性尺，称为磁尺。
磁尺上相邻栅波的间隔距离，称为磁栅的波长，又称为磁栅的节距。磁栅尺是磁栅数显系统的基准元件。波长就是磁栅尺的长度计量单位。任一被测长度都可用与其对应的若干磁栅波长之和来表示。
磁栅的尺体可由满足一定要求的磁栅合金制成，也可由表面镀上一层硬磁合金的磁性材料制成。对制成磁栅尺的硬磁合金磁性材料的性能有如下要求：
1) 良好的磁性能：材料应具有较大的剩磁和矫顽力，即材料的磁滞回线应较胖大。
2) 良好的磁均匀性：材料的磁均匀性是保证录磁后剩磁幅值相等的关键，只有良好的磁均匀性，才能保证磁栅的精度。
3) 良好的磁稳定性：材料录磁后剩磁强度应不会随着时间的延伸而很快减弱磁性能。
4) 良好的力学性能：材料应具有较高的机械强度、硬度和耐磨性，易于机械加工及不易受外界温度和湿度变化的影响。
5) 一定频率特性：能保证在具有一定剩磁强度的要求下录上所需的波长磁波。
常用的硬磁合金是：Cu-Ni-Fe合金或Fe-Cr-Co合金，常用的磁性镀层的成分是Ni、Co、Po
2.录磁的原理
利用与录音技术相似的方法，通过录磁头在磁性尺（或盘）上录制出间隔严格相等的磁波这一过程，称为录磁。
录磁头的实质是一个有气隙的电感性元件。在录磁头上加入某一批规律的电信号，就会在录磁头内形成一个磁通，这个磁通由于气隙处磁阻增大而在气隙两端产生一定的漏磁通。
（图1a、b）。
若磁性材料以一定速度通过录磁头气隙，气隙处及其相邻部分的磁通和漏磁通将由磁性材料闭合。因此，与录磁头相接触的那部分磁性材料被磁化。同时，磁性材料本身具有较强的矫顽力，故磁性材料被磁化的部分在录磁头离开后，因剩磁效应而保留其磁化状态。由于磁性材料与录磁头有相对运动而被刻录上变化的磁信号，且磁信号的变化规律与加至录磁头上的电信号的变化规律一致。录刻在磁性材料表面的磁信号及其磁力线就呈交替分布（图2）
由于录磁头的间隙有一定厚度，再加上读磁头的芯片（即间隙）也有一定厚度，它对磁栅尺上的磁信号的分布起一个平滑作用，因此，认为磁尺上的磁信号强度分布服从正弦定律。（图3）
二．磁头与拾磁原理
磁头可分为速度响应式磁头和磁通响应式磁头。
速度响应时磁头工作原理相当于放音磁头。它在工作时要求磁尺与磁头有一个均匀的相对运动速度，故速度响应式磁头又称为动态。
1) 磁通响应式磁头工作原理
磁通响应式磁头由二个相互交连的磁路组成。一个励磁回路，另一个是由磁栅尺、磁头的两个臂和部分励磁臂构成的输出回路。在两个回路上分别绕上励磁线圈和输出线圈。
工作时，在励磁回路两端交替的加入25khz交变励磁电流，励磁电流流入磁头线圈后，会使磁头内的磁场交替地出现磁饱和和不饱和状态，即当励磁电流大于某个将定之值时，磁头线圈内磁场饱和，小于之值时，磁头内磁场不饱和。在磁头内磁场饱和时，输出回路中励磁段处于高阻状态，来自磁尺上的磁通Φ无法通过输出线圈；当励磁回路不饱和时，Φ就可以通过线圈。对输出回路而言，励磁电流起了一个调制开关的作用，它将磁尺上的信号磁通Φ调制成交变磁通（不管磁头与磁尺是否有相对运动）。
线圈处于交变的磁场中，将会产生感应电流ig，ig正比于。在磁头输出线圈中的的大小取决于Φ的大小，变更励磁电流的频率，而与磁尺与磁头的运动速度无关。
由于变更磁场中电流频率是一个常数，所以ig的大小只与Φ信号磁通有关。这就是把这种磁头称为磁通响应式磁头的原因。
由于励磁电流变化一周，励磁回路中出现二次饱和现象，故若励磁电流的频率为ω/2的话，那ig的频率就应为ω。说明输出线圈中的信号电流频率是励磁电流频率的两倍。
2) 多间隙式磁通响应式磁头
只有一个间隙的磁头输出信号较小，因而抗干扰能力较差，这样会影响整个系统的稳定
性。利用磁尺栅距均匀的特点，在次投中设置多个间隙，从而使上述缺陷得到较好的弥补。
将几个单间隙磁头按相距λ/2的间距依次装置，并使相邻两磁头输出线圈按相反的绕向依次串联，此时得到的输出电压将等于各个单间隙磁头电压之和。
3) 磁头输出信号分析
由于磁头铁心是非线性的，由繁杂的分析可以得出磁头的输出信号e是脉冲状的波形。
