在微电子、超精加工等现代工业技术领域,对精密位移测量的要求越来越高。有些应用场合既要求测量分辨率达到纳米级,又要求有很大的测量范围。本文主要就大量程纳米级光栅位移测量系统的关键技术进行研究。 对光路系统产生的莫尔(干涉)条纹进行高倍数细分是光栅位移测量系统获得纳米级分辨率的主要途径,也是唯一途径,软件细分方法常常应用于此。传统的软件细分方法都基于两路正交的理想(正)余弦信号,对信号的质量要求很高,有很大的局限性。 本文针对传统软件细分方法的局限性,首次提出了三种新的条纹细分方法:基于自相关系数的条纹细分法、基于遗传算法的条纹细分方法和基于傅立叶变换的条纹细分方法。分别介绍了这三种细分方法的原理和实现方案,通过仿真和实验进行验证,分析了它们各自的适用范围。 基于自相关系数的条纹细分方法处理速度快,但是受信号中的谐波影响,一般适于在条纹信号质量较好的场合下应用。基于遗传算法的条纹细分方法处理速度慢,但是不受谐波的影响,适于静态测量和信号变化缓慢的测量。基于傅立叶变换的条纹细分法,其处理速度介于前面两种细分方法之间。但是,该方法对条纹信号的质量没有苛刻的要求,适用面广。尤其是条纹信号质量较差时,该方法是三种细分方法中最好的选择。