为了同时实现多种大气成分的高时空效率测量,大气光谱探测技术是重要手段之一。但由于大气中绝大部分气体分子量小,形成的红外特征吸收谱线很窄,若探测仪的光谱分辨率不够高,将无法准确分辨和识别。其中干涉仪扫描机构是光谱探测实现光程扫描调制的重要机构,其最大光程差、精度及速率稳定性的高低直接影响探测成像质量。据了解现有设计均基于摆臂式和直线式扫描,摆臂式光程短,当光程大时,光程差随转角呈非线性变化,造成偏离光路误差增大;直线式能实现大机械行程,但精度差稳定性低,且目前干涉仪扫描机构均无法满足在180K超低温条件中运行。为此本文提出了一种适用于超低温条件,大光程、高精度的直线扫描机构来实现光谱仪的高分辨率扫描。本文设计的扫描机构采用直线式,利用直接驱动直线电机和高精度THK LM双滑块导轨来保证整个系统刚度和运动精度,针对常温、低温试验测试环境及在轨运行环境设计了不同的传感器,设计自锁环节在扫描机构发射前后进行锁定。分析整体机构误差因素存在于导轨的平行度和直线度误差上,应用Monte Carlo方法对误差进行合并与分配,并根据现有的工艺加工水平验证是否合理。另一方面将“重复控制”算法进行改进插入到原有的模型中,有效的抑制大行程直线导轨产生的摩擦力矩。最后对扫描机构进行建模仿真,结合试验结果进行分析,扫描机构达到了具有高刚度、速率不稳定性优于0.5%、X、Y、Z三个方向跳动量小于0.01mm的高精度,具有较大机械运动行程±85mm、大光程差±34cm,以及装配简单、无传动环节,适用于180K超低温外太空环境等优良性能。论文突破了温度的限制,有效避免温度对光路的影响,另一方面突破了大行程直线式扫描机构不稳定、往复精度差的缺陷,提高了光谱分辨率,为空间光谱成像技术向着更高光谱分辨能力方向作了相关研究。