目前,光栅编码器角度测量系统在应用过程中主要面临两大技术难题,一是光栅信号质量差,即光栅编码器输出的光栅信号中含有较大直流分量、不正交、不等幅及非正弦等;二是光栅信号细分倍数低,无法实现高精度测量。基于此,本文设计了一个高精度光栅信号细分系统,通过对原始光栅信号进行误差修正,然后再对其进行幅值采样细分的方法,使系统具有精度高、分辨率高、响应速度快等特点,对光栅信号未来的发展有一定的促进作用。本文对光栅信号四大技术指标及细分方法进行了系统的研究,总结现有针对四大技术指标研究方法的优缺点以及分析比较目前主流细分方法的优缺点,以此作为研究基础,改进设计方案,设计高精度光栅信号细分系统。对系统进行总体的软硬件设计。针对实际采样得到的原始光栅信号的特点,即含有较大直流分量及应用于工业现场的数控机床等生产设备时易受高频噪声的干扰等,设计了一款光栅信号前置处理电路,对原始光栅信号进行去直流和滤波处理;针对处理后的信号细分问题,采用幅值采样电子细分法即幅值分割与A/D采样相结合的处理方法,该方法同时对光栅信号进行粗细分和精细分处理,在保证高细分倍数的前提下尽可能提高系统运行速度,但是该方法存在一定的细分误差,所以本文针对该问题提出了一种细分误差查表补偿办法,根据采样幅值进行查表获取细分误差补偿值,实现对细分误差的补偿;在软件设计方面,分模块进行设计,优化了设计流程及难度,从一定程度上使总体性能得到进一步改善。最后,本文通过先部分后整体的方式对各模块及系统进行了实验测试,实验结果表明,设计的高精度光栅信号细分系统具有稳定且可靠的工作性能,满足最初对系统功能和精度的设计要求,达到了预期设定的目标。