随着当前先进制造业的不断发展,超精密测量技术已成为前沿科学领域的关键技术之一。纳米级别的测量精度已经成为了超精密测量的基本要求,而目前成熟的纳米量级测量技术如He-Ne激光干涉测量又因其造价昂贵,使用环境苛刻等原因而影响其广泛使用。随着光栅测量技术的不断成熟,与其相关的测量技术不断涌现,其中基于数字细分技术的光栅位移传感器因其分辨率高,测量量程大,测量可靠等优点,在超精密测量领域得到了越来越多的关注和应用。本文对光栅位移传感系统的进行了相应研究,分析了光栅莫尔条纹的形成和测距原理;通过运用衍射光学的相关理论,证明了在理想状态下莫尔条纹光强的正弦性;然后对条纹信号进行了预处理,将莫尔条纹的光强信号简化为了两路正交等幅的正弦信号。最后,我们根据所需信号的要求,设计了信号调理电路并制作了相应的PCB板。具体分析了莫尔条纹正切法细分具体方法及单个周期内各个区间的划分及算法的应用;然后着重研究了影响莫尔条纹信号质量的干扰因素及其对细分精度的影响,并求解出了在复合干扰因素的影响下细分出现的最大偏差。通过软件方法完成了位移的相关算法和运动方向的辨识。为了验证光栅传感系统的全量程范围内的精度,本文运用宏微双级驱动的方法搭建了搭载有光栅传感系统的驱动平台;采用步进电机+滚珠丝杠的方式来驱动宏动平台以实现粗定位;采用压电陶瓷+柔性铰链的方式来驱动微动台对宏动台的定位误差进行补偿。由位移供给系统提供高精度的位移量,光栅传感系统对此位移量进行测量,再经硬件电路处理和上位机计算后得到位移值。实验结果表明,系统在正向和反向运动时,测量性能基本一致,且系统的重复度和线性度良好。