针对现有光栅精密刻划加工难度大制约测量精度的问题，设计了一种以交变光场为测量媒介的时空耦合线性位移测量系统。该测量系统利用四路正交的交变光场与四组正交的正弦透光面调制耦合形成电行波信号实现高精度位移测量。在对测量系统测量原理分析的基础上，建立了该系统的理论模型和误差模型，通过仿真详细分析了该系统在时间相位不正交、空间相位不正交以及结构安装不平行时的误差规律。开展实验验证了一次、二次和四次谐波的产生原因，根据误差来源改进了测量装置的结构，优化了相应的参数。实验结果表明: 在180 mm测量范围内，用栅距0.6 mm的测量系统实现了±0.4 μm的测量精度。该测量系统规避了现有光栅精密刻划的问题，结构简单、安装方便，为光学位移测量提供了新思路。

介绍了一种光强正交调制式新型线性位移检测方法。该方法采用基于光强正交变化的两路电驻波合成电行波信号，将空间位移的变化调制到电行波信号相位差的变化上，用鉴相的方法实现空间位移的测量。为了优化传感参数并提高测量精度，对传感器不同参数条件下光场分布情况与误差特性进行了研究。根据其结构特征，对光场分布引起的测量误差进行分析，并利用Tracepro软件建立三维光场仿真模型，对不同参数条件下光场分布进行分析；再通过实验验证，得到不同参数与误差特性之间的关系；根据仿真和实验结果，对传感器参数进行优化设计。初步实验表明：在108 mm测量范围内，传感器精度达到±0.5 μm。为此新型传感器优化设计和精度提高提供了可靠的理论依据和技术支持。