以莫尔条纹原理的光栅高精度测量技术,已在精密测量仪器、坐标测量机、高精度精密加工、高精度定位平台等领域得到广泛的应用。莫尔信号的细分技术作为光栅应用的重要技术支撑,一直以来都是光栅测量的重要研究内容。目前主要的细分方法包括直接四细分法、电阻链细分法、锁相倍频细分法、载波调制细分法、幅值分割细分法等。对于各种方法国内外学者都有着广泛、深入的研究,但就研究水平和工业化程度而言,国外研究状况要远远领先于国内水平,光栅产品市场份额的绝大部分被德、美、日等国家所占据。在综合分析光栅莫尔信号细分技术的研究现状的基础上,本论文提出基于幅值采样的莫尔信号数字化细分技术的研究,其主要研究内容有:(1)针对数字化的莫尔信号幅值分割细分原理进行阐述,从基本方法的函数构造原理入手,分别就幅值细分线性函数构造分类、细分区间划分方法、粗细分和精细分原理和操作方法以及CORDIC反正切函数角度解算原理等内容进行论述,系统证明数字化幅值分割细分方法的可行性和便利性。(2)在介绍FPGA设计架构和开发流程的基础上,针对光栅莫尔信号细分功能的要求进行基于FPGA芯片的逻辑开发,搭建光栅信号细分功能电路,并针对电路系统参数与细分效果之间的关联性进行分析和研究,选择优化参数实现截止频率不低于40KHz的莫尔信号1024倍的细分功能。(3)在对CORDIC算法的总量化误差(Overall Quantization Error,OQE)进行理论分析的基础上,根据CORDIC算法的基本原理进行仿真和电路实验,以证明OQE计算式对CORDIC算法在光栅数字细分角度运算中的误差表征的有效性,并对影响OQE的关键参数以及误差分量进行量化分析。(4)对光栅莫尔信号的正交性、等幅性、正弦性、直流电平漂移与细分精度之间的关系进行分析,构建莫尔信号性能与细分倍数之间的关系模型。根据正交性与细分倍数的关系模型,提出莫尔信号的正交性误差的补偿方案并在基于FPGA的数字细分电路平台上加以实现,通过实验证明误差补偿方案的有效性。为进一步验证正交性补偿的效果,将正交性补偿功能引入到细分系统中,对于不同细分倍数的细分系统,截止频率提升至最大值的93%以上。本论文就光栅莫尔信号细分技术进行研究,成果对于光栅传感器位移测量技术在精密测量领域的发展具有一定的促进作用,预期成果能够为光栅细分工作的研究提供点滴积累。