为了探索飞行时间技术在中短距离长度测量方面的应用，提出一种测量光纤折射率和长度的方案。基于飞行时间技术原理的 TDC7201芯片，配合微控制器、激光发射机和激光接收机等器件和模块，构成一套测 量系统，理论上可对长度范因为 2 cm～100 km的光纤进行测量。以该方案搭建了一个实验平台，对约 1 cm、2 cm、3 cm、以及 1.5 m、5.1 m、20 km、 70 km和 90 km等多种长度的光纤进行了折射率或长度测量。 结果表明：该方案最短测量距离为 1 cm，最长测量距离起过 90 km，在测量长度约 5.1 m的光纤时，系统的标准差可达 0.9 mm。

基于吸收光谱的基本原理, 通过计算比尔-朗伯定律数学表达式中的参数实现了光程长度的测量。 分析了高斯线型、 洛伦兹线型和Voigt线型, 采用了Voigt线型对光谱信号进行拟合。 研究了Voigt线型峰值计算方法、 洛伦兹线宽计算和误差函数求解三个内容。 利用可调谐半导体激光吸收谱技术（TDLAS）中的直接吸收谱技术测量了氧气的吸收光谱, 得到拟合的光谱峰值数据。 将峰值数据带入比尔-朗伯定律数学表达式中, 计算出实验光程长度为66.55 cm。 对比测量值66.04 cm, 测量精度为0.78%, 该方法用于光程长度测量是可行的。

为了克服传统调制相移法测量频率范围窄、测量准确度低的缺点, 提出一种基于调制相移法的单模光纤长度精确测量技术.利用一体化矢量网络分析仪的高速调制信号同步技术及高频信号相位差测量技术, 设计并研制了单模光纤长度测量装置.基于矢量网络分析仪自带的VBA插件编写了自动控制及数据处理软件, 给出了相位变化量自动处理方法.利用研制的装置分别测量了长度为2 km、40 km和150 km的单模光纤在不同工作波长点的长度值, 实验结果表明, 2 km的光纤长度测量值实验标准偏差优于0.2 mm, 150 km的光纤长度测量值实验标准偏差接近0.01 m.该装置可对1 310 nm、1 490 nm以及1 550 nm波长的光纤距离进行精确测量, 为光纤长度的高准确度测量提供了一种新的技术途径.

针对能见度真值难以确定和能见度仪测量结果难以评价的问题，提出了一种基线长度改变的能见度测量和评价的方法，并采用整体最小二乘拟合方法来降低基线长度的定位误差和透射率测量误差对消光系数的影响，提高了消光系数的测量精度。为验证方法的有效性和评价该方法在不同能见度条件下的测量性能，设计了移动测试平台，在大气模拟舱模拟了一次能见度由高到低持续变化的过程，采用多点多次测量的方式测量了环境的消光系数及能见度。实验结果表明该方法在不同能见度条件下，均有较高的测量稳定性和一致性。确定系数随能见度的降低而增大，能见度大于3000 m 时，确定系数也达到0.9以上，低能见度时可以达到0.99。各种能见度条件下，单位权方差在10^-4~10^-2之间，表明该方法测量的离散性很小，测量精度高，可作为能见度仪校正和标定的参考。

理论分析了温度通过热胀冷缩效应对光纤长度产生影响的机理，并在不同波长情况下通过不同长度的光纤进行了实验验证。实验结果表明：在不同波长下，当温度每变化1 ℃时每千米单模光纤长度改变量相差不大；对于不同长度的光纤，当温度每变化1 ℃时单模光纤长度改变量与光纤长度基本呈正比例关系，基本与理论分析结果一致。

针对移动大尺寸工件的表面形貌特点，利用二维激光三角法构造出水平和垂直虚拟测量基准面；结合多传感器融合准则，建立了一种新型的大尺寸工件测量模型, 并利用该模型实现了移动工件两端端面到虚拟测量基准面的位移非接触测量。采用误差分离方法自修正理论误差和运动误差的影响；结合人机交互界面，研制了高精度、低成本的移动大尺寸工件长度自动检测系统。利用该系统对在(1 000±25) mm内以不同速度运动的圆柱体大尺寸工件长度进行检测，得到的检测分辨力为10 μm、检测精度为100 μm、工件移动速度为5 cm/s。实际运行结果表明，该系统安全、稳定、快速，可满足工业在线生产中对同类型规则的大尺寸工件控制和检测的要求。

以相移干涉测长为应用背景，提出了一种基于“机械扫描”的相移测长方法。利用超高弹性石英材料研制出了干涉测长所需的单体3路相移装置，并利用该相移装置建成了相移测长装置，成功地将位移传感器的量值在线溯源到光学频率标准，从而实现了对3路相移的准确测量。介绍了一种引入步长控制误差的“新五幅相移”实现相位解算方法，算法准确度达到0.01%。对不确定度的定量分析结果表明，基于该机械扫描式相移技术构建的绝对长度测量系统准确度可达0.5 nm。

基于激光三角法原理对三维物体光刀切口长度测量做了深入的研究,着重研究了测量原理和定标方法。采用坐标变换方法,分析了三维物体光刀切口长度测量在高度方向上和光刀方向上的物像关系,得出了三维物体光刀切口长度测量的计算公式。基于高度方向和光刀方向的物像关系提出了一种新型线性定标方法。进行了手指长度测量实验,测量结果精度较高。研究结果表明：高度方向上物体相对高度的倒数和像相对高度的倒数成线性关系;光刀方向上物像的长度比和物体的相对高度成线性关系;新的定标方法精度高,操作方便;光刀测量三维物体切口长度精度高、成本低、处理速度快。

多圈光电轴角编码器是一种适用于大量程轴角位移精密测量的光电数字测角仪,其测量范围可超过整周(360°)的几百倍,甚至上千倍.利用多圈光电轴角编码器具有分辨力高、精度高、体积小、量程大以及数字量输出等优点,设计了由高精度齿轮同步带传动机构与16位多圈编码器组合而成的直线位移测量系统,并对系统的测长精度进行了检定.实验结果表明,修正后的系统测长误差低于0.065 mm,可满足中低精度的工业测量要求.

由数台经纬仪和一台计算机组成的经纬仪测量系统进行定基线前方交会测量,可以完成在工业测量中的单点坐标的测量、确定长度的测量和曲面型面的测量.在曲面型面的测量中,针对型面误差分布范围大小的不同提出了用采样值比较和采样值的均值比较的方案,实验表明测量精度可以达到0.15mm,相对测量精度达到了0.00003.