基于对结构动力学、地球物理和地震物探等研究领域中超低频振动计量器具量值溯源迫切需求的分析,对超低频（低至0.002 Hz）、大振幅（1 m（p-p））激光绝对法振动幅值和相位测量技术进行了研究。针对激光干涉仪在动态超低频、大振幅情况下,跟踪测量性能变差的问题,研制了具有直流输出特性的大光程零差正交激光干涉仪;采用自主提出的自适应动态分解算法,解决了超低频数据量庞大、数据采集处理困难的技术难题.。给出了在超低频振动台上对石英挠性加速度计进行校准的实验数据。结果表明,该系统可实现动态光程大于1 m、频率范围0.002 Hz～2 kHz的加速度幅值和相位的激光绝对法精确测量。

基于改进型五幅算法,利用压力扫描原理设计出腔长可变式法-珀标准具和柔性铰链微位移平台,实现了标准具腔长和硅球表面与标准具之间的相移测量,建立了一套技术原理新颖、提高潜力较大的相移法精密测长系统。该测量系统对硅球直径的测量准确度优于3 nm,单晶硅密度的测量不确定度达到1×10^-7。

在外差激光干涉原理的基础上,提出了改进的外差正弦逼近法和基于波峰波谷的外差时间间隔法,研制了Mach-Zehnder外差式激光干涉仪和信号调理仪,构建了PXI虚拟仪器测量系统,在压电高频（2～50 kHz）振动台上,实现了1～500 nm振幅范围内的纳米级振动传感器灵敏度幅值和相移的测量,建立了国家高频振动幅值和相位基准,并在2～10 kHz频率范围内完成中国计量科学研究院（NIM）与德国物理技术研究院（PTB）的国际比对。

基于多光束干涉的基本原理,导出了使用斐索干涉仪测量硅球直径多光束干涉光强分布的精确公式.针对目前的硅球直径测量系统忽略了多次反射对干涉信号造成的影响和系统中固有的条纹清晰度低的问题,研究了多次反射对干涉信号造成的误差,结果表明其最大光强误差可达到8%.通过对光学干涉系统结构设计和元件参数选择,最大限度地优化了干涉条纹的可见度,并设计出零背景光强标准硅球直径精密测量系统.数值模拟结果表明,该系统不仅极大地提高了干涉条纹对比度、消除了背景噪声,而且可通过改变透镜焦距调节干涉条纹的强度以达到CCD的最佳工作范围,从而提高了光强信号的测量准确度.