精密测量技术对保障现代数控机床的各项性能指标起着重要作用,以光栅莫尔条纹技术为基础的位置或角度传感器在数控机床上得到了广泛应用。由于受制造工艺等因素的影响,直接利用光栅莫尔条纹信号进行测量仍然难以满足高精度测量的要求,因此人们开发出了多种莫尔条纹信号的细分技术,包括四倍频、电阻链细分、锁相倍频细分、载波调制细分及幅值分割细分等。这些方法各有其特点,但都难以满足实际应用中对机床光栅高速、高倍数细分的要求。本文研究了一种适应于该要求的幅值采样细分方法,并开发了原型样机。主要研究内容如下:综合了目前国内外在光栅莫尔条纹细分领域所采用的技术,确定出满足数控机床性能要求的光栅信号细分方法——幅值采样细分。并利用Matlab对该方法进行了仿真研究,从理论上对原始信号在直流电平、幅值不等、相位不正交、高次谐波等方面对细分结果的影响进行了详细的讨论,在此基础上提出了课题研究方案。设计了幅值采样细分的硬件电路,对硬件电路各组成模块进行了详细分析。硬件电路采用粗精细分并行工作的电路结构,有利于提高细分精度和速度,以达到对信号进行高速和高倍数细分的目的。软件采用模块化程序设计,使用C语言及VHDL语言对单片机及CPLD进行程序编写,程序结构简单,运行速度快。最后采用RS-232串行接口将细分数据输出到上位机,经过对实验结果的测量,分析了本细分装置所能达到的分辨率及细分误差,同时找出可能导致误差发生的原因,并提出了改进措施。