计量科学技术的水平集中体现了一个国家科技发展的水平,纳米测量技术与仪器是纳米科学和技术的一个重要分支,由于多种原因,我国纳米测量技术的研究相对于西方发达国家要落后,这直接影响到我国高新技术的进一步发展。针对我国国情,研制大量程、纳米级分辨力的位移测量系统,对于打破大量程纳米级位移测量领域由国外产品垄断的局面,进一步提高我国机械加工制造业的水平,对我国国民经济以及国防工业的发展具有积极而深远的意义。因此,寻求一种低成本、高分辨力、大行程、且容易操作的位移传感器,是非常有研究价值的。　　本文提出的一种新型光栅位移传感器光学结构,它以透射式光栅尺为主要组成元件,基于干涉原理,采用标尺光栅和指示光栅产生的衍射光,经过一系列的光学元器件重组进而产生干涉,在接收面上形成两束二次莫尔条纹,用CCD传感器将光强转化成电信号,通过信号处理和逻辑计数,就构成一基本光栅传感器。与以前光栅传感器相比,光栅的栅距是此传感器的主要测量精度基准,用电子细分电路和软件对信号进行细分,只要对莫尔条纹进行计数,达到纳米精度要求的原则下大大提高了测量行程,同时也降低了成本和环境因素对分辨力的影响。　　针对上述新型光学结构,本课题采用光学软件LightTools对光学读数头结构进行了仿真实验,验证了该结构光路可行性,并获得一种莫尔条纹光强能量分布。　　在电子细分上,采用任意相位差条纹信号计数细分法,对两路信号的交点进行动态跟踪,根据信号采样点所处的区段进行辨向、计数和细分,可消除两路信号偏离正交态时对计数和细分的影响,使条纹的计数、细分准确度更高,具有更强的环境适应性和抗干扰能力。针对光栅信号的特点,设计了一种信号处理硬件系统结构和软件处理方案。