光栅计量技术向纳米测量发展需要更高的光栅细分倍数。基于所研制的快速互补函数细分算法,细分精度即仅取决于测量启停时刻的光栅信号采样精度,选用市场上货源丰富的、低成本的扫描式多通道模数转换卡,即可实现光栅纳米测量所需的高倍数细分。在测量的启停时刻对光栅信号进行精确测量,在测量过程中对光栅信号进行快速跟踪测量。实验表明,当采用15位200 kHz的A/D转换卡对20μm栅距的光栅信号进行非同步采样时,可以得到小于1 nm的测量分辨率及大于120 mm/s的测量速度。

针对基于交流采样原理的智能仪器，提出一种新的测量不确定度评定模型。以信号功率测量为例，受硬件条件以及信号频率波动的影响，无法确保同步采样，利用已有测量算法将使测量结果出现误差。将该误差视为系统效应，通过近似处理，提出简单且实用的修正算法。将测量过程中的量化噪声、信号传输中的干扰当作具有已知分布特征的随机变量，利用统计方法，并依据测量不确定度传播定律，评定了经修正算法修正后的测量结果的不确定度。这种先修正系统效应、再评定随机因素造成不确定度的模型，更符合测量过程的实际情况。物理实验和仿真计算均验证了所得结论的有效性。