针对现场激光粒度仪中颗粒粒径分布的反演计算方法，对非独立模式法中的R-R分布法进行了研究。同时设定多组R—R分布的尺寸参数X和分布参数Ⅳ，采用多个线程同时反演计算目标函数（拟合误差）。经过最后比较，找出函数值最小的目标函数，即认为现场颗粒的粒径分布服从该目标函数对应的R—R分布。现场激光粒度仪的实验结果表明，在使用5个线程时，每反演一次的平均时间小于1min。该改进方法的原理简单，准确度和重复性高，计算速度快，能够满足现场颗粒粒径的实时测量要求。

应用光学自准直仪成功地解决了很多静态小角度的测量问题，但随著生产和科学技术的发展，对动态小角度测量的要求日益迫切，如物理学中对分子布朗运动的测量，机床振动，在切削力作用下机床导轨的扭摆的测量等。为此我们研制了光栅莫尔条纹跟踪式自准直仪。

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。

提出了一种光学8倍频的耦合差动式干涉光路，其结构设计简洁紧凑，光路布局对称性好，光程差倍增，符合阿贝原则和结构变形最小原则。对系统精度在理论分析的基础上进行了估算，得出了在10mm范围内干涉仪综合精度的理论值约为±1．8nm。采用与电容测微仪比对的方法对该系统进行检测，利用线性回归的方法对测量结果进行处理。试验结果表明：该干涉测量系统的精度约为14nm。

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。

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。

设计一种电磁驱动的微机械结构，实现自准直仪双坐标光电信号的自动跟踪，采用跟踪与读数分离的方法，提高仪器的测量精度。经实际测试和使用表明，设计方案合理，稳定可靠，双坐标工作范围为－100″－＋100″，仪器具有绝对零点，分辨力0．1″，非线性误差小于0．5″。

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。