应用光学自准直仪成功地解决了很多静态小角度的测量问题，但随著生产和科学技术的发展，对动态小角度测量的要求日益迫切，如物理学中对分子布朗运动的测量，机床振动，在切削力作用下机床导轨的扭摆的测量等。为此我们研制了光栅莫尔条纹跟踪式自准直仪。

由于受到光栅制造、传感器设计和调试等技术的限制光栅传感器不可避免地存在某些缺陷，如信号幅值不稳定，信号中心电平漂移等。本文详细给出了一种新的细分方法，使用此方法可有效地消除信号幅值不稳定和信号中心平漂移对系统精度的影响。

描述了一种用神经网络技术实现的高精度光栅测量装置.该装置采用BP神经网络对光栅信号进行细分,在仅用7个训练样本的情况下,细分精度可达0.18*'μm,使装置的分辨率得到很大提高,同时,简化了硬件设计,提高了系统的可靠性.

针对光栅和阵列探测器分光光度系统中的光谱级次重叠,提出了定位式滤光和数字式滤光两种方法,它们均能够满足快速检测和分析的需要.定位式滤光法是一种直接从硬件上滤除非被测级次光强的方法,通过在光路中插入一块特殊设计的滤光片来实现,滤光片在不同区域具有不同的滤光特性;数字式滤光法是一种间接从软件上滤除非被测级次光强的方法,在确定非被测级次相对被测级次的光强衍射效率的基础上,将光强衍射效率用于修正具有级次重叠的光谱.利用这两种方法检测了氧化钬溶液的400～570 nm光谱,并对所获得的光谱进行了仔细比较,结果表明,它们均能够有效地解决光栅衍射的光谱级次重叠问题.

基于不同金属材料表面等离子激元耦合激发的传播深度和传播距离,提出选择器件材料的标准,其中银表现出最佳的特性.以入射波长为1050nm的p偏振光为例,利用时域有限差分方法,模拟了p偏振光高斯光束入射到金属银亚波长狭缝与光栅结构的传播特性,证明这种结构具有透射增强及定向耦合输出功能.入射面光栅对输出光的主要贡献是透射增强,出射面光栅主要对输出光的远场分布特性产生影响,光栅凹槽数目和深度对透射增强作用具有最佳化参数,透射强度与亚波长狭缝深度之间的关系呈周期性变化特性.

介绍了一种光栅测量系统动态位置精度评定的方法,以现有的光栅测长仪为研究对象,高精度HP5529A双频激光干涉仪作为校准系统.利用光栅测长仪编码器产生的A-quad-B脉冲信号触发激光干涉仪进行同步动态数据采集,由激光干涉仪软件来获取和显示位置误差数据,并绘制更真实详细的动态误差图.最后对动态误差实验结果进行分析和讨论.

新型器件可定制微控制器ZE5内部集成了加速的8051和FPGA，利用一片ZE5实现了光栅数显表的细分辨向、计数、数据处理、人机接口等全部功能的集成，构成嵌入式光栅检测片上系统，利用硬件描述语言Verilog和C语言相结合完成了系统的硬软件设计，并利用Fastchip开发平台进行了系统的调试，给出了调试的过程和仿真波形，该系统具有全数字、可定制、高集成、体积小、速度快等特点。