激光位移传感器的测量是基于目标表面的散射效应，表面的粗糙度特性直接影响散射测量光斑的光强。为研究粗糙表面对成像光斑光强的影响，通过构建粗糙表面的散射几何模型，利用基尔霍夫标量散射的解析理论，结合遮蔽函数统计模型，获得被测表面的粗糙特性与成像光斑光强的函数关系。根据传感器中位置敏感探测器(PSD)的检测原理，感光面上成像光斑光强大小将直接影响传感器的测量精度。实验分析了基于PSD的位移传感器对标准粗糙度样块的测量数据，结果表明不同的表面粗糙度将产生不同的测量误差，表面粗糙度Rq值越大散射光斑光强越大，但伴随遮蔽系数的显著增强，光斑光强将逐渐被削弱，而测量误差大小与光强的变化趋势相同，其中对Rq=0.8 μm左右的粗糙表面的测量误差最小。

介绍了一种检测光学薄膜表面总积分散射(TIS)分布的总积分散射仪。对仪器的基本结构、理论基础、测量原理以及系统性能等进行了阐述,提出了抑制系统噪音和提高测量精度的有效措施。利用该仪器对K9基底上的银(Ag)膜和氧化锆(ZrO2)薄膜进行了测量,并根据标量散射理论得到了表面均方根(RMS)粗糙度。利用光学轮廓仪和原子力显微镜(AFM)分别测量了上述Ag膜和ZrO2薄膜的表面均方根粗糙度,并与总积分散射仪所得的粗糙度进行了比较。结果表明,根据测量的薄膜表面总积分散射计算得到的表面均方根粗糙度与光学轮廓仪及原子力显微镜测量得到的表面均方根粗糙度符合得较好,相差在0.01～0.13 nm范围内。