针对具有精密旋转轴系类的高端制造装备或精密测量仪器，其旋转角度采用传统圆光栅难以消除偏心误差对测量角度精度的影响，提出了一种基于二维混合式位置编码的旋转角度高精度测量方法。该测角系统由一个二维混合式位置编码盘、两个CCD相机和远心镜头组成，二维混合式位置编码盘被固定在精密旋转轴系上以获得其旋转角度。然后，建立了测角模型并从数学上证明了测角精度与安装偏心无关。利用多齿分度台对已提出测角系统精度进行检测，测量角度误差在±1″。最后，利用已提出测量方法对直驱转台的角度定位精度进行测量，角度定位误差在±5″内。与传统圆光栅测角相比，该方法不需要考虑安装偏心误差对测角精度的影响，具有稳定性好、使用简单等特点，可用于角度定位误差的检测。

为提升线结构光传感器的标定效率与精度，设计了一种集成自背光可调节位姿的平面棋盘格-同心圆互补线结构光标定系统。该系统基于同心圆圆心的真实投影位置与投影椭圆圆心位置的几何关系，建立非线性优化偏心误差补偿模型，精确得到透射投影下圆心偏心误差补偿位置。该方法与传统标定方法对比降低重投影误差84.7%，有效解决了圆形标志物偏心误差补偿的高精度标定难题。通过将相机坐标系下过光心、光条中心线的平面与靶标平面结合，多次获取空间交线的坐标信息增加特征点，并使用最小二乘法拟合光平面方程，解决了因特征点少从而平面拟合标定精度较低的问题。在复杂环境下重复实验测得大尺寸砂轮外径误差均值为0.005 1 mm，结果表明该标定系统具有一定的准确性和简便实用性。

利用线性和非线性理论研究了电子注偏心对0.22 THz回旋行波管注波互作用的影响。基于色散方程研究了电子注偏心对线性增益、绝对不稳定性的起振电流和返波振荡的起振条件的影响。引入自洽非线性理论，分析了电子注偏心对输出功率和注波互作用效率的作用。同时，在考虑速度离散的情况下，研究了电子注质量对共焦波导注波互作用的影响。结果表明，电子注偏心会导致效率的降低。

为了实现径向梯度折射率（GRIN）透镜厚度的准确测量，对偏心引起的径向GRIN透镜厚度测量误差进行了研究。介绍了光谱共焦厚度测量系统的工作原理，利用径向GRIN透镜的光线径迹方程，在笛卡尔坐标系下结合光学拉格朗日函数、光线弧微分方程等，建立了径向GRIN透镜的厚度测量模型。然后，对径向GRIN透镜偏心引起的光谱曲线谱峰漂移，进而造成的厚度测量误差进行了理论研究及仿真分析，并通过搭建实验平台，利用精密位移台驱动GRIN透镜来模拟透镜偏心，完成了偏心影响下的厚度测量。实验结果表明：径向GRIN透镜的偏心程度越大，引起的测量误差越大，轴向测量位置的影响可忽略不计，验证了理论分析的正确性；实际厚度为4.012 6 mm的GRIN透镜，校正偏心后的厚度测量误差为4.6 μm，验证了光谱共焦法能够实现径向GRIN透镜厚度的精密测量。

在人体运动监测的过程中，膝关节运动信息在中老年慢性疾病的诊断和康复评估方面具有重要意义。研制了一种基于光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器（Mach-Zehnder interferometer-based directional bending，MZI-BDB）的膝关节弯曲检测系统。该系统由MZI-BDB传感器、扫频激光光源、光纤耦合器、光纤隔离器、光电探测器及信号处理系统构成。MZI-BDB传感器由偏心光纤和单模光纤错位熔接而成，封装于软硅树脂片内，通过绑带固定于膝关节处。当膝关节屈曲和伸展时，诱导MZI-BDB传感器发生弯曲，传感器内透射光信号干涉场的模场状态发生变化，谐振波长发生漂移，从而对膝关节的弯曲方向和曲率进行监测。MZI-BDB传感器在正向和负向弯曲的测量角度范围为0°~90°；在正向弯曲方向上灵敏度和分辨率分别为5.29 nm/m⁻¹和0.11 m⁻¹；在负向弯曲方向上的灵敏度和分辨率分别为−3.11 nm/m⁻¹和0.12 m⁻¹。实验测试MZI-BDB传感器温度敏感度为0.043 nm/℃，该结果显示传感器对温度的不敏感特性。光电编码器与MZI-BDB传感器同时进行数据的传感采集。实验结果表明：该检测系统和光电编码器验证平台在准确度和响应度上具有一致性。