該傳感器由標尺光柵、指示光柵、光路系統和測量系統組成(見圖)。當刻度光柵相對於指示光柵運動時，形成明暗交替的重疊光柵條紋，大致按正弦規律分布。這些條紋以光柵的相對運動速度運動，直接照射到光電元件上，在其輸出端得到壹系列電脈沖，經放大、整形、辨向和計數系統產生數字信號，直接顯示被測位移。
傳感器的光路有兩種形式:壹種是透射光柵，其光柵線刻在透明材料上(如工業白玻璃、光學玻璃)；另壹種是反射光柵，其光柵線刻在反射性強的金屬(不銹鋼)或玻璃鍍金屬膜(鋁膜)上。這種傳感器的優點是測量範圍大，精度高。光柵傳感器用於程序控制和數控機床和坐標測量機機構中，可以測量靜態和動態的直線位移和圓角位移。它還用於機械振動測量和變形測量領域。
莫爾條紋
以透射光柵為例，當指示光柵上的線條圖案與標尺光柵上的線條圖案成小角度θ，兩個光柵標尺刻面相對平行放置時，它們在光源照射下位於幾乎垂直的網格圖案上，形成明暗相間的條紋。這種條紋叫“莫爾條紋”？。嚴格地說，莫爾條紋的排列方向垂直於兩條光柵線夾角的平分線。莫爾條紋中兩條亮線或兩條暗線之間的距離稱為莫爾條紋的寬度，用w表示。
莫爾條紋
W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ.[1]?
莫爾條紋具有以下特征:
(1)莫爾條紋的變化規律:兩個光柵移動壹個光柵間距，莫爾條紋移動壹個條紋距離。由於光的衍射和幹涉，莫爾條紋的變化規律近似於正弦(余弦)函數，變化周期數與光柵相對位移的光柵節距數同步。
(2)放大:當兩個光柵之間的夾角較小時，莫爾條紋寬度w與光柵間距ω和光柵角度θ有如下關系。其中θ的單位是rad。