近年来表面测量向着大量程、高分辨率的方向发展。随着技术的发展,迫切需要研制出适用于大量程测量的表面测量仪,将激光、光栅干涉技术与传统的触针测量技术相结合,充分利用触针式测量技术的稳定可靠成熟,干涉法测量分辨率高和量程大的特点,是一种很有前途的测量方法。另一方面,对光路输出信号的细分处理成为提高分辨率的一种重要手段。提高测量信号的精度和频率响应,需要有更好的数据处理系统,来保证数据的准确获取和正确处理。本文针对球面衍射光栅干涉光路的信号处理要求,研制了球面衍射光栅信号处理系统,具体研究内容如下:在新的光路结构中,球面光栅作为传感元件,用激光在球面光栅上的二次衍射光作为相干光从而形成干涉条纹。利用多普勒效应原理,推导出光栅干涉条纹的变化与微位移之间确定的函数关系,确定整体测量方案。电路采集的是光栅干涉条纹信号,硬件电路的设计分为模拟部分和数字部分。模拟部分主要以光电二极管为核心,对光栅条纹信号进行接收并通过光电转换、差分放大、滤波等步骤得到满足系统要求的正弦信号。AD转换芯片TLC5510对模拟信号进行高速采样,用可编程逻辑器件EP1C6T144C8N (FPGA)对数字信号进行处理。以QuartusⅡ为开发平台,采用Verilog HDL语言对各个模块编程设计,最后通过顶层模块的连接实现了时序逻辑。实验表明,上述信号处理系统,可以满足对球面光栅干涉信号处理的要求。