随着科技的进步,纳米测量技术在大多数领域得到蓬勃发展。位移是最基本物理量之一,而现代精密位移测量技术的两个主要手段是激光干涉测量和光栅计量。相较于激光干涉测量,光栅计量不易受环境干扰、成本较低、易于小型化,因此得到广泛地研究和应用。虽然国内外对于计量光栅的研究与应用已经相当成熟且已批量生产,但其测量分辨力较低,因此研究高分辨力的光栅位移测量系统具有重要意义。本研究利用光栅位移传感器作为核心元件,采用了数字滤波的方式减小了信号的噪声,配合软硬件综合的细分方法,搭建了一个高分辨力、高稳定性的位移测量系统。主要完成了以下工作：(1)根据课题所要实现的目标,设计承载光栅尺、电机、导轨的机械结构；(2)设计信号调理电路,包括差分放大、消除直流、归一化处理、滤波等模块,从而得到信噪比较高的两路正交的正余弦信号；(3)确定细分方法为软硬件结合的方法,设计相应的脉冲计数电路,并结合数据采集卡编写位移测量程序,并采用数字滤波算法滤除输出信号的噪声,进一步提高了系统的分辨力；(4)搭建实验系统,对其进行各项性能测试,并对其在全程范围内进行误差补偿。实验结果证明：大行程纳米光栅位移测量系统在测量行程220mm以内,测量分辨力达亚纳米量级,60min内其稳定性可保持在纳米级,经误差补偿后在测量行程内其测量误差可保持在士0.5μm以内。