本论文的研究对象是纳米位移传感器的数据采集系统，依托国家自然科学基金资助的重点项目“纳米环境中机器人化操作的理论体系与实现方法”。纳米位移传感器的应用背景是纳米操作平台中压电陶瓷驱动器Z方向上的位移测量。整个纳米位移传感器系统分为机械放大机构和数据采集这两大块，其中的数据采集部分就是本文的研究重点。纳米位移传感器机械放大机构的作用是将压电陶瓷驱动器的纳米级位移放大，并通过机械放大机构中应变片组成差动全桥电路将放大之后的位移以应变片形变的方式，再通过差动全桥电路的差分电压提取出来。机械放大机构之后就是纳米位移传感器的数据采集部分。　　 对于纳米位移传感器数据采集部分来说，最大的困难在于差动全桥输出的差分电压信号中有效信号非常微弱，淹没在强噪声环境中。当纳米位移传感器的位移输入为lOnm时，差动全桥的差分电压有效信号仅为0.8μV，在这种情况下，常规的数据采集系统已经不能满足要求。因此我们专门为该纳米位移传感器设计了一套数据采集系统，应用于强噪声环境下微弱有效信号提取这一特殊情况下，这套系统具有放大倍数高、噪声抑制能力强和采样精度高这三大特点。　　 这套数据采集系统的设计主要包括硬件电路设计和软件设计两部分。数据采集系统的硬件电路主要包括供电模块、仪表放大模块、模拟滤波模块、AD转化模块、在线调零模块和微控制器模块这六大部分。在设计硬件电路时，通过选择高性能、高精度、低噪声系数的芯片,使硬件电路达到高放大倍数和低噪声系数的要求。数据采集系统的软件设计包括在DSP内部实现FIR低通滤波器和数据采集中通信系统设计。通过对纳米位移传感器稳态输出信号的分析，设计了FIR低通滤波器，它是一种可靠性高、易实现的一种数字滤波算法，可以进一步消除采集到数据中的噪声信号。通信系统的设计使整个位移传感器的操作更加便捷，可以通过PC机上的人机交互界面直接操作位移传感器做出相关的动作。通信系统的核心器件是型号为TMS320F2811的DSP，它接收来PC机的指令、分析相应的指令并做出适当的相应操作。通过纳米位移传感器标定实验验证，该数据采集系统对纳米位移传感器的整体性能有显著的改善，传感器的分辨率能达到3nm。