目前提高栅式位移传感器精度主要有两个途径：通过增加栅线数和读数头数量以提高传感器自身的测量精度，然而增加栅线数和读数头数量无疑会增大加工和安装难度，制造成本也随之增加；通过提高传感器的工作环境状态来提高测量精度，该方式的核心是提高传感器输出信号强度，该方法的实现难度较高，只有在实验室的环境下才能达到很好的效果。　　针对上述问题，本课题研究了新的读数头布局方式并建立了多读数头位移传感器测量系统。该系统实现对角位移的测量；对误差进行分析并建立相应的误差模型，提出位移解算器对传感器角位移进行解算，研究了误差特征参数求解方法。设计了信号处理系统的硬件电路，根据位移解算器、误差特征参数求解方法和硬件电路设计信号处理系统的软件。本文主要研究内容如下：　　1．研究了等差相位直线式时栅多读数头的构建方法，提出了对角位移进行测量的多读数头位移传感器，并对传感器的结构和原理进行了分析，建立了传感器的数学模型。　　2．通过对传感器的误差分析，得到了多读数头位移传感器在使用过程中存在的误差。根据误差来源对系统误差中的误差特性进行分析，将误差分为高次误差和低次误差；根据误差特性建立了高次和低次误差的联合误差模型，并对误差的阶次定阶方法进行了研究。　　3．研究了多读数头位移传感器硬件电路设计方法，根据传感器的需要和输出信号的特性设计了激励信号产生电路、信号采集电路以及控制器的硬件电路。实现了可以驱动激励绕组以及符合传感器激励信号频率产生的电路设计，对传感器多路输出信号实现了同步采集。　　4．研究了多读数头位移传感器信号处理的软件设计方法，根据信号特性和误差模型研究了信号采集、位移解算器和误差特性参数计算的方法，并对其软件实现方案进行研究，设计了信号采集、位移解算器和误差特征参数求解的软件系统。　　5．搭建了多读数头位移传感器的试验平台，通过实验对信号处理模块、数据采集模块、误差修正模块进行了验证，实现了信号采集、误差修正和位移解算。