计量光栅测量技术是以光栅付形成的莫尔条纹信号为检测基础。以计量光栅为核心组成部件的光电传感器,通过将莫尔条纹信号进行放大、整形、细分和辨向等处理,可将输入的机械量转换成相应的数字量,与数显装置或计算机连接构成测量、控制系统,易于实现机器及仪器的自动测量、数字测量与数字控制。随着光栅加工技术的进步,光栅莫尔信号的质量得到了较大的提高,同时,光电传感器件的发展也使光电转换信号能够更为真实地反映莫尔条纹信号。因此,信号的处理能力在很大程度上决定了整个光栅检测系统的测量精度、测量速度和抗干扰能力等多方面指标,是光栅测量系统的核心。论文简叙了光栅测量的发展及国内外研究现状,介绍了当前存在的光栅莫尔信号检测及处理的方法,分析了各种方法的特点和存在的不足,从而采取了以数字信号处理器为核心的“DSP+MCU”架构的处理平台。DSP主要负责信号的采集和处理,MCU主要完成系统的总体控制和简单的数据后处理。论文在为单光栅付的绝对位移测量选择一种有效测量方法的同时,针对双光栅付之间的位移差测量设计了一种测量方案,并给出了与之相对应的软件程序,使系统硬件处理平台既适合于单路光栅信号、双路光栅信号的绝对位移测量,又适用于两路光栅信号间的相对位移测量,具备很好的灵活性和通用性。为使系统在软件和硬件两个方面更加完善,论文根据DSP和MCU的功能特性设计了适合光栅莫尔信号的数据采集和数据通信电路,以充分发挥DSP和MCU的各自优势,提高系统性能;探讨了光栅输出莫尔条纹信号的特点及其对数据处理的影响,设计了合适的FIR数字滤波器并通过程序实现;分析了光栅在复杂运动情况下动态数据特点,优化了细分和辨向程序的设计;充分考虑信号处理过程可能出现的意外状况,增加了系统排除错误的能力;为系统增加了串行口通讯和LCD显示,使测量更为直观。论文最后对光栅信号处理系统进行了整体调试,并对调试结果进行了分析,提出了进一步的改善措施,以获取更好的测量效果。