本论文研究了一种新型数字式波长编码光栅光学位移传感器,作为关键硬件,用于飞行器光传操纵系统中,取得了以下研究成果。1、提出了一种数字式波长编码光学位移传感器的系统结构。该传感器的系统结构简单紧凑,由读码系统和解调系统两部分组成。读码系统的核心元件是一个由若干种等间距光栅单元编码组成的编码光栅,该编码光栅上携带着与位移信息一一对应的图形编码,通过编码光栅的结构设计,可以调整光学位移传感器的分辨率和量程。图形编码信息通过光栅的自准直衍射转化为波长信息,传输至后续的解调系统中并输出数字编码,从而完成位移的测量。并通过编码光栅的独特设计,从源头上提高了传感器的环境适应能力。2、开发了两种结构的组合编码光栅,并形成了成熟的编码解码算法。组合编码光栅采用单通道循环、多通道组合的方式,在不增加光栅种类的情况下,大幅度提高了编码光栅的总编码量;并通过错位结构的应用,不减小光栅单元格的尺寸,进一步提高分辨率。编制了三套编码算法程序,能快速有效的将组合编码光栅的概念结构具体化、数字化,并针对不同的参数要求,提供优化设计的关键依据。根据大量计算结果,针对飞行器用光学位移传感器的设计要求,本文优先选择拥有千级编码量的"五位三分"或"六位二分"组合编码光栅结构。通过组合编码光栅的结构优化,可以获得十万级的编码量,颠覆了传统光学编码盘主导的编码方式,为大量程应用领域的器件设计提供了新的有效思路。3、建立了成熟的组合编码光栅制作工艺。设计了一套制作精度高、可重复性好的组合编码光栅制作工艺,完成了量程100mm,分辨率100μm的"五位三分"错位组合编码光栅的设计和制作,并利用光栅的复制技术,实现了组合编码光栅的标准化小批量产出。4、对光学位移传感器整体搭建的系统性研究。通过对传感器系统所有部件的制作、选型和匹配原则的研究,形成了理论与实践结合的系统搭建思路。并从实际出发,重点阐述了信号强度参考线的标定方法和意义,提出了动态信号强度参考线的标定原则,为全面提高传感器的稳定性提供了技术支持。5、搭建了光学位移传感器的台架系统并完成其性能评估。搭建了传感器的台架系统,并进行信号响应测试,实验结果表明"五位三分"错位组合编码光栅的制作精度和系统各元件的选型与配合很好的满足了传感器光谱响应的要求。同时在-55℃～70℃的温度范围内,测试了解调系统的输出信号,结果显示光敏元件的信号幅值随着温度的升高而降低,呈近似线性变化,变化后的曲线依然在预先标定的参考线之上,数字信号可以准确输出,即该传感器系统展现了优良的耐高低温性能。