为获得样品多点数据，光谱共焦位移传感系统在移动测量时会产生抖动效应，引起测量数据发生漂移，文中基于已实现的光谱共焦厚度测量系统，研究抖动的影响并探究抖动补偿算法。首先，基于光谱共焦厚度测量模型及抖动存在时探头相对于光轴发生一定倾斜，推导了抖动对厚度测量影响的关系模型，并采用蒙特卡洛法分析了4种样品在不同程度随机抖动下的厚度概率密度函数，将解析结果与蒙特卡洛仿真结果进行比较，验证了厚度概率密度函数表达式的正确性。结果表明：抖动效应导致测量性能下降，尤其在样品厚度较大时；而抖动标准差较大时，较薄的样品具有更好的抗抖动性能；为补偿抖动的影响，提出采用Savitzky-Golay滤波及高斯拟合实现滤波和光谱信号峰值波长的提取，并建立了抖动误差补偿算法；最后，对厚度为(1.0±0.1) mm的样品进行实验测量，测得平均厚度为1.0640 mm，补偿后的相对标准偏差为0.29%，验证了抖动补偿算法的有效性。文中的研究内容对提高系统测量稳定性及测量精度有一定的指导意义。

太赫兹飞行时间（terahertz time-of-flight,THz-TOF）法具有快速、无损、高精度等优点，是厚度检测领域的新型发展方向。然而大气环境中水蒸气对太赫兹波存在较强的吸收，限制了THz-TOF法在大气环境中的应用。分析了THz-TOF法中太赫兹波在大气环境中的传播机理；提出了一种基于吸收模型的水蒸气消除方法；以两种塑料板样品为对象开展了应用研究。通过和干燥环境中测量的结果进行对比，结果表明：该方法能够有效消除水蒸气的干扰，实现大气环境中材料厚度和折射率的准确测量。

透镜作为光学系统中的核心部件之一，其加工质量极大影响着光学系统的使用性能。其中，透镜中心厚度的偏差对整个光学系统成像质量的影响最大。现有的非接触式和接触式测量设备都存在着一些缺点，因此本文提出了一种口径自适应光学透镜中心厚度测量方法，并基于此方法设计和搭建了一套透镜中心厚度测量装置，进行了测量精度对比和重复性测量实验。结果表明，本文所研究的测量装置误差与产线上所使用的测量装置误差相当，满足对光学透镜的检测要求。本装置具有结构简单可靠、操作方便、测量精度高且可以节省光学透镜生产成本等优点，已在生产线得到应用。

为了实现径向梯度折射率（GRIN）透镜厚度的准确测量，对偏心引起的径向GRIN透镜厚度测量误差进行了研究。介绍了光谱共焦厚度测量系统的工作原理，利用径向GRIN透镜的光线径迹方程，在笛卡尔坐标系下结合光学拉格朗日函数、光线弧微分方程等，建立了径向GRIN透镜的厚度测量模型。然后，对径向GRIN透镜偏心引起的光谱曲线谱峰漂移，进而造成的厚度测量误差进行了理论研究及仿真分析，并通过搭建实验平台，利用精密位移台驱动GRIN透镜来模拟透镜偏心，完成了偏心影响下的厚度测量。实验结果表明：径向GRIN透镜的偏心程度越大，引起的测量误差越大，轴向测量位置的影响可忽略不计，验证了理论分析的正确性；实际厚度为4.012 6 mm的GRIN透镜，校正偏心后的厚度测量误差为4.6 μm，验证了光谱共焦法能够实现径向GRIN透镜厚度的精密测量。

Film thickness measurement can be realized using white light interferometry, but it is challenging to guarantee high precision in a large range of thicknesses. Based on scanning white light interferometry, we propose a spectral-temporal demodulation scheme for large-range thickness measurement. The demodulation process remains unchanged for either coatings or substrate-free films, while some adjustments are made according to the estimated optical thickness. Experiments show that the single-point repeatabilities for 500 nm SiO2 coating and 68 µm substrate-free Si film are no more than 0.70 nm and 1.22 nm, respectively. This method can be further developed for simultaneous measurement of surface profile and film thickness.

针对不透明非球面壳体翻转法测量厚度时，被测件翻转前后需要严格控制定中精度的问题，提出一种基于激光干涉的非接触定中测量技术。配合高精度中空气浮转台、调心调平机构，设计并搭建了一套双向激光干涉定中装置，分别采集翻转前后内外表面不同运动姿态的干涉图，并实时分析其动态特征。基于现代光电探测技术，提出对激光干涉条纹进行实时特征提取算法处理，大幅提高了激光干涉条纹的动态识别精度。对定中精度进行理论分析，并在实验中与确定精度的电感测微计比对验证，实验与理论结果一致，证明所提干涉定中装置及实时特征提取算法可以有效提高定中精度，其绝对误差可达0.424 μm。使用所提干涉定中装置和特征提取算法成功测量了不透明非球面壳体翻转前后相对于气浮转台旋转轴的定中偏差，满足定中要求，为翻转法厚度测量精度提供了定位保障，提高了轮廓及厚度测量数据的准确性。

为了快速、准确地测量半透明涂层的厚度，提出了一种基于脉冲红外热波的测量方法。建立了半透明涂层半无限大脉冲热传导简化理论模型和半透明涂层的脉冲红外加热双层物理模型，理论分析和数值计算结果表明：半透明涂层的厚度与表面温度的峰值时刻在对数坐标上呈现线性关系，利用这种线性关系可以直接测量半透明涂层的厚度，而不再需要在样品表面喷涂黑漆以避免半透明性的影响。实验上建立脉冲红外热波系统并制作了厚度连续变化的半透明涂层试件，得到的厚度误差小于5%。结果显示该技术具有快速和非接触式测量半透明涂层厚度的潜力。