针对二维位移测量系统中光栅制作与装配非理想所引起的几何误差, 基于多普勒频移理论和坐标变换方法, 建立了同时包含光栅非正交角与装配角在内的通用几何误差模型, 定量研究了各误差角对系统性能的影响程度, 仿真分析了X与Y方向余弦误差和耦合误差随误差参数的变化规律。结果表明, 光栅制作和装配误差与系统所用衍射级次、衍射次数和光学细分倍数无关, 只与各误差角和被测位移有关。与此同时, 四个误差角都会导致余弦误差的产生, 而耦合误差则主要受光栅非正交角和偏航角的影响。此外, 相同误差角所引起的耦合误差要明显严重于余弦误差, 是系统几何误差的主要构成成分。通过搭建基于二维交叉光栅的平面位移测量系统, 利用10 mm方形运动轨迹实验验证了理论分析与数值仿真的正确性。