针对线阵ＣＣＤ在测长中的应用，主要讨论了在长杆反射式测量中，光源、被测物的形状、表面特性相互影响的问题，并通过实验提出了相应的解决思路和方法。实验表明，在被测物距ＣＣＤ约１ｍ时，精度可以达到０．１５０ｍｍ，且具有良好的重复性。

针对热真空环境条件对视觉测量精度影响的问题,提出了一种新的基于像素当量的二维尺寸视觉测量系统实时标定方法。该方法采用光刻已知尺寸线条的石英标准件作为测量基准,利用一阶微分期望亚像素细分算法和最小二乘拟合,可实时获取较高精度的像素当量值从而减小环境误差。热真空环境下的实验结果表明,该方法可用于热真空环境下二维小尺寸视觉测量的标定。

运用有限元分析方法，建立纳米级步进压电微动台的实体模型并进行了仿真计算，考察了结构参数对步进型压电微动台性能的影响，得到了压电微动台的固有频率和振型。采用正交实验法设计结构参数，分析了不同因素对压电微动台的固有频率和振动幅值的影响，得到了影响二者之比的4个因素的最优设计参数。根据逐步回归分析的方法建立了结构设计参数的数学模型，从而定量地分析各自变量与一阶固有频率之间的关系。

提出了一种利用电子罗盘实现陀螺经纬仪粗寻北自动化方案。通过分析电子罗盘的原理和影响其精度的因素，对电子罗盘进行了校准。设计了基于DSP的控制电路，根据电子罗盘的输出驱动系统指向粗北方向。实验结果表明：电子罗盘粗寻北系统的精度在±30’以内，完全满足使用要求，粗寻北时间由10-15min减少到1-2min。

设计了一种以基于尺蠖运动原理的微动台为核心的扫描隧道显微镜（STM）机械机构，利用有限元方法对微动台部分的结构进行分析，对其静态、模态特性进行了实验研究。结果表明：微动台具有较大的行程和较好的稳定性，载物力可以达到16．7N，最小步距约8．8nm，行程14mm。

讨论以半导体激光为光源，CCD摄像器件为接收器件的自准直仪的工作原理及数据处理方法，并讨论了野外使用时，环境条件对仪器精度的影响及其削弱方法。

介绍了一种新型的主级精度位移测量激光干涉仪的设计原理与应用，该干涉仪以独特的光学原理被命名为“耦合差动式激光干涉仪”，其结构简洁紧凑，性能稳定，光路布局对称性好，不存在死光程，光程差倍增，容易装调，符合阿贝原则和结构变形最小原则，在１０ｍｍ测量范围内，获得了λ／８００的分辨力和纳米级的测量精度。

针对单元摄像机受测量范围、测量精度和测量效率制约的问题，采用二维图像拼接的方法，达到大测量范围、高精度和多参数综合测量的目的.通过对比不同特征对测量效果的影响，提出采用一点一线法进行拼接测量，并就一点一线法中点和线的参数值对拼接结果的影响进行了误差分析，最后进行了实物几何量测量实验.

理论与实验表明，小角度的测量可通过长光栅旋转来实现。建立在傅立叶光学理论基础上的分析与实验结果是一致的。采用本方法制成的精密水平测倾仪，其测量范围为±３０’，测量精度为±１″，仪器具有绝对零点，示值稳定性为±０．３″，为研制高精度、大量程的水平测仍进行了有益的探索。

介绍了一种基于圆光栅检测的回转式压电微角度执行器，采用尺蠖运动原理设计回转式压电电动机，运用C8051F005单片机产生四路控制信号，并采用直流放大式驱动电源放大控制信号驱动压电电动机，并通过圆光栅检测系统实时测量电动机联动盘回转角度，把测量值引入控制环节，实现最小步距为2．26”的全圆周匀速连续转动。