本文介绍一种新型的纳米精度光学测量系统,该系统结合半导体位置探测器件PSD(Position Sensitive Detection)及现代计算机技术,利用激光在两平面镜间多次反射,将与测量镜相连的被测物的纳米量级位移放大到PSD能够分辨出的微米量级的位移,从而利用相对低精度的手段完成高精度的测量。课题实现了光标信号采集模块及基于数字信号处理器(DSP)的自动测量系统的软硬件的设计和调试工作,最终研制出了微位移自动测量系统的样机。通过大量实验表明,该系统与常用的微位移测量仪相比具有结构设计简单,抗干扰能力强的特点。本课题的研究内容主要包括以下三个方面:(1)光路设计。设计了专门的缩束准直光路系统,克服了光束经多次反射后产生的畸变,满足了传感器系统对激光束质量的要求。(2)全面研究了位置敏感探测器PSD的特性。首先根据PSD器件的工作原理和相关特点,重点研究了各种干扰因素对PSD检测精度的影响和误差的来源,并在实际使用过程中进行了克服;并利用现有的设备对PSD的非线性误差修正进行了理论分析和实验研究,取得了良好的效果。(3)数据采集及处理系统的设计。根据课题需要,利用现代数字信号处理技术构建了微位移信号的数据采集和信号处理的软硬件系统。现已完成了整个系统的硬件电路和处理软件的设计和调试工作。最后指出影响系统精度的误差源,并提出减小或补偿相应误差的方法,并采用与电容测微仪比对的方法对该系统进行检测,在获取大量测量数据的基础上,利用线性回归的方法对测量结果进行处理。实验结果表明:此微位移测量系统的精度为10-12nm。