溫度變化會不會影響碼盤精度？基材熱膨脹怎麼看
均勻熱膨脹不改變刻線的角度位置，對測角本身影響很小；真正要關注的是碼盤與輪轂的膨脹差、讀數半徑處柵距的變化和反射式讀頭間隙。本文給出常用基材的膨脹係數和算例。
2026-10-05 · 廊坊晶正光電技術有限公司
結論：碼盤均勻受熱時，每條刻線仍然在原來的角度上，所以溫度對角度讀數本身影響很小。要關注的是三件事：碼盤和輪轂、軸之間的膨脹差，讀數半徑處柵距的變化，以及反射式讀頭的安裝間隙。
一、常用基材的膨脹係數
| 材料 | 線膨脹係數（約，×10⁻⁶/K） |
|---|---|
| 熔融石英 | 0.5 |
| 硼矽玻璃 | 3.3 |
| 鈉鈣玻璃 | 9 |
| 不鏽鋼 | 16–17 |
| 鋁合金 | 23 |
| 聚碳酸酯（PC） | 65–70 |
表中是常見資料裡的典型值，具體以材料供應商的資料為準。
二、算例：溫升 60 K 時碼盤尺寸變多少
以讀數半徑 20 mm、2500 線為例，柵距約 50.27 μm。溫度從 25 ℃ 升到 85 ℃（溫升 60 K）：
| 基材 | 讀數半徑變化 | 柵距變化 |
|---|---|---|
| 硼矽玻璃 | 約 4.0 μm | 約 0.01 μm |
| 鈉鈣玻璃 | 約 10.8 μm | 約 0.03 μm |
| 不鏽鋼（16） | 約 19.2 μm | 約 0.05 μm |
| PC（70） | 約 84 μm | 約 0.21 μm |
玻璃和金屬碼盤的變化都很小。PC 碼盤的讀數半徑變化接近 0.1 mm，讀頭的徑向安裝餘量和柵距匹配要按工作溫度核算。
三、碼盤和輪轂的膨脹差
玻璃碼盤粘在鋁輪轂上時，兩者膨脹係數相差約 14×10⁻⁶/K。內孔半徑 4 mm、溫升 60 K，徑向尺寸差約 3.4 μm。膠層均勻時，這個差值被膠層吸收；膠層不均勻時，碼盤可能在溫度迴圈後整體偏移，變成幾微米的偏心。讀數半徑 20 mm 時，3 μm 偏心對應約 31″ 的角度誤差。偏心的計算方法見碼盤偏心 5 微米，角度誤差有多大。
四、反射式讀頭間隙
反射式讀頭對碼盤的間隙比較敏感。軸、軸承座和外殼受熱後的軸向伸長會改變間隙，影響訊號幅值。設計時按工作溫度範圍核算間隙變化，留在讀頭允許的公差之內。
五、選型建議
- 寬溫、高精度：玻璃碼盤，輪轂選膨脹係數接近的材料，或用柔性均勻的膠層
- 有振動衝擊、要做薄：金屬反射式碼盤，核算讀頭間隙隨溫度的變化
- 成本敏感、溫度範圍不大：PC 碼盤，核算讀數半徑和柵距的變化
詢價時請寫明工作溫度範圍、輪轂材料和讀頭型號，工程師會按條件推薦基材。
本文由廊坊晶正光電技術有限公司工程部整理。晶正光電生產玻璃碼盤、金屬反射式碼盤、PC碼盤和客製碼盤，官網 www.encoderdisk.cn，電話 0316-8933331。