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位置反馈是数控装置的重要组成部分，由位置反馈元件将位置信号反馈给数控装置，实现位置的闭环控制。位置测量通过脉冲编码器为反馈元件，检测机械部件的旋转角度间接反馈位置信号，称为半闭环位置控制系统；位置测量通过光栅尺作为反馈元件，检测机械部件的实际位置直接反馈位置信号，称为全闭环位置控制系统。伺服电动机编码器既可以检测电动机转动角度位移用于半闭环位置反馈控制，也可用于转速测量作为速度反馈控制。
脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，可以作为旋转运动、角速度的测量传感器。它与丝杠等运动部件联用时，把机械移动角度变成电脉冲，是一种常用的角位移传感器。
脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。
光电编码器又可分为增量式和绝对式光电脉冲编码器。
（1）增量式光电脉冲编码器 按照每转发出的脉冲数来区分，就是每转过一个角度就有数个脉冲发出，但查不出轴处在什么位置，只能记录出从现在起，得到了多少个脉冲，换算出转过多大的角度。增量式光电脉冲编码器带有参考标记，通电后先设定基准点再开始脉冲计数，增量式光电脉冲编码器一旦停电，一切信息将不存在。
（2）绝对式光电脉冲编码器 通过读取码盘上的位置编码来识别轴当前所处在的空间位置。绝对式光电脉冲编码器停电后，再通电，还可以知道轴处在什么位置。单转绝对式光电脉冲编码器可以在一周旋转圈之内提供当前角度位置，而多转绝对式光电脉冲编码器可以区分旋转的圈数。
光栅尺是一种全闭环控制的位移测量传感器。光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测元件，主要由标尺光栅和光栅读数头组成，光栅有增量式和绝对式。
（1）光栅原理 光栅也称衍射光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散（分解为光谱）的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝（刻线）的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉共同作用的结果。
衍射光栅在屏幕上产生的光谱线的位置，可用下式：
（ a + b ）（sin ϕ ±sin θ ）= kλ
式中， a 为狭缝宽度； b 为狭缝间距； ϕ 为衍射角； θ 为光的入射方向与光栅平面法线之间的夹角； k 为明条纹光谱级数（ k =0，±1，±2……）； λ 为波长； a + b 为光栅常数。
用此式可以计算光波波长。光栅产生的条纹的特点是：明条纹很亮很窄，相邻明纹间的暗区很宽，衍射图样十分清晰。因而利用光栅衍射可以精确地测定波长。衍射光栅的理论分辨本领
R = λ/ Δ λ = kN 式中， N 为狭缝数，狭缝数越多明条纹越亮、越细，光栅分辨本领越高。增大缝数 N ，提高分辨本领是光栅的重要技术。
现代光栅是用精密的刻划机在玻璃或金属片上刻划而成的。光栅是光栅摄谱仪的核心组成部分，其种类很多。按所用光是透射还是反射分为透射光栅和反射光栅。反射光栅使用较为广泛，按其形状又分为平面光栅和凹面光栅。
（2）光栅尺的种类 在玻璃的表面上制成透明与不透明间隔相等的刻线，称为透射光栅；在金属的镜面上制成全反射与漫反射间隔相等的刻线，称为反射光栅。计量光栅分为长光栅（测量直线位移）和圆光栅（测量角位移）。
1）透射光栅是在玻璃表面上涂上感光材料，或是在金属镀膜上制成光栅刻线。其特点是：光源可以采用垂直入射，光电元件可以直接接受光的信号，因此信号的幅度大，读数头的结构比较简单。长光栅刻线之间的距离称为栅距，刻线密度一般为100～250/mm（玻璃透射光栅），栅距为4～10μm，再经过电路细分，达到微米级的分辨率（0.1μm）。
2）反射光栅是在钢直尺或不锈钢的镜面上用光刻腐蚀工艺制作的光栅。其特点是：膨胀系数很容易做到与机床材料一致，因为一般机床材料都是钢铁材料；调整比较方便；安装面积较小（因为光源与测量头在同一侧）；易于接长或制成整根的钢带光栅；不易碰碎。
（3）光栅尺读数 光栅尺读数头又称光电转换器，它把光栅莫尔条纹变成电信号。读数头垂直入射光源，由光源、透镜、指示光栅、光敏元件和驱动线路组成。莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例。光栅移动时产生的莫尔条纹由四块光电元件接收，得到相位彼此相差90°的正弦信号和余弦信号，经过四倍频细分整形放大电路变成方波信号，再经过反向和微分电路变成窄脉冲信号，进入数控系统位置环接口电路可逆计数器进行计数和方向判别，可以测量光栅的实际位移。其类型分为垂直入射光栅尺读数头和反射式光栅尺读数头。
（4）增量式光栅尺读数头输出电信号
1）5VTTL电平方波信号。
2）11μA电流型正弦波信号及EXE放大器。
3）约1Vpp电压型正弦波信号。
增量式直线光栅尺的当前位置可以通过以下方法确定：增量式直线光栅尺带有参考标记，通电后先设定基准点再开始扫描计数；带有距离编码的参考标记，移动距离在20～80mm，可以找到基准点。绝对式直线光栅尺不需要移动就可以提供当前位置的数据，可通过EnDat等接口来传输位置绝对值。此外，位置测量元件还有磁栅尺、旋转变压器、感应同步器、球栅尺等。