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为了解决测角传感器精度和径向尺寸之间存在难以调和的矛盾，提出了一种新型立体光栅测角传感器。本文从辐通量和莫尔条纹角度，详细推导和分析了轴系误差与端面光栅和柱面光栅的耦合机理，建立了误差模型。基于轴系误差分析，提出一种融合端面光栅和柱面光栅的立体光栅测角传感器。搭建了立体光栅测角传感器实验系统，实验结果表明，读数头采用均匀分布时立体光栅测角传感器误差为6.75"；读数头采用非均匀分布时立体光栅测角传感器误差为4.33"。立体光栅测角传感器为通过优化光栅本身结构的方式抑制轴系误差提供新方法，为研制小型化