针对低相干外差干涉间隙测量技术应用于发动机、燃气轮机等设备内部高温、高压、强振等恶劣环境时，面临信号弱、信噪比差导致测量范围受限的问题，提出利用差分探测技术来提升拍频信号信噪比的方法。围绕所提出的方法，建立了严格的间隙测量模型，并从理论上说明了其具有提升信号信噪比、扩大测量范围的优势。为证明方法的可行性，搭建了全光纤低相干外差干涉间隙测量实验验证系统，进行单端探测与差分探测的间隙测量对比实验。实验结果表明在同等测量条件下，差分探测方式将信噪比提高了4.22倍，测量范围由10 mm增加到了20 mm。进一步，对系统的测量不确定进行了分析，理论和实验均表明，由于光纤延迟器件扫描速度的不稳定性，系统测量不确定度整体上具有随测量间隙增大而增大的趋势，但在20 mm测量范围内，测量不确定不超过15 μm。