当今超精密加工技术的迅猛发展促成纳米三坐标测量机的诞生，其中的关键技术是研制具有纳米级分辨率的位移传感器。本文基于实验室所研制的微型纳米位移传感器，研究其干涉信号处理技术，并发展了DSP处理机系统研究信号计数与细分技术，最后基于实验室的纳米三坐标测量机，在位移传感器信号的反馈下，完成机台的运动控制。实验室研发了两款微型纳米位移传感器，分别是利用Michelson干涉原理的偏振迈克逊干涉仪（PMI, Polarizing Michelson Interferometer）和利用光栅衍射原理的线性光栅干涉仪（LDGI, Linear Diffraction Grating Interferometer）。对于偏振迈克逊干涉仪，经过一系列的光路变换，从测量镜和参考镜返回的两束光产生干涉；对于线性衍射光栅干涉仪，利用多普勒相移原理，光栅衍射的1级衍射光产生干涉。两款干涉仪实现原理虽有差别，但最终都产生四路干涉信号，相位分别是0度，90度，180度，270度。微型纳米位移传感器通过光电池感测干涉光强信号，将其转换成电流信号。本文研究微型纳米位移传感器的信号处理技术，首先分析传感器信号中的误差成分，提出相应的修正方案，在运用运算放大器和模拟乘法器等器件的基础上，设计相应电路板，实现干涉信号的处理。在DSP微处理机系统上，将处理后的正交信号分别送入比较计数模块和ADC模块，其中比较计数模块中核心器件双向可逆正交脉冲计数器实现脉冲计数，ADC模块实现相位细分，最终由DSP计算系统总位移。编写了高效位移测量软件，在两个不同平台下，分别测量两款纳米位移传感器的输出信号，与实验室之前已经验证过的PC程序进行对比，残差小于±4.8nm。最后基于DSP处理机系统发展了运动控制的硬件电路部分，并在分析BP神经网络和PID控制器的基础上，综合得出神经网络的信号传播方程、状态更新方程和增量式PID控制器方程，并在此基础上编程实现机台运动控制核心。USB作为上位机与DSP处理机系统之间的通讯桥梁，担任指令传递的作用。最终通过不断试验改进，实现了基于USB传输的机台运动控制，各模式下的控制误差在理想范围，甚至超过基于PC软件的机台控制软件的效果。本课题来源于“长江学者奖励计划”与国家自然科学基金国际合作与交流项目“纳米三维测量关键技术与系统研究(50420120134)”，具有一定的研究价值与实际应用价值。