德國聯邦物理研究院（PTB）的Anglica Taubner等人用衍射光柵干涉儀測量轉動物體，能夠檢測角加速度、角速度、轉角。檢測原理光路如圖2所示。單頻He-Ne激光器發(fā)出的光經過柯斯特分束棱鏡后在出射方向分束位兩束平行光，這樣由于氣流和溫度變化引起的兩條光路的變化相等。經過變形透鏡后直射或斜射到隨被測件一起轉動的反射型衍射光柵上，該光柵是PBT特制的2400線/mm正弦相位光柵。干涉信號由光電探測器接受，該系統檢測正弦信號時測量靈敏度不確定度為0.3%，測旋轉物體時相位差不確定度為0.2%，該系統的主要問題是靈敏度非常復雜[16]。在此基礎上作了相應的改進，并進行了標定[17]。
3.光學內反射小角度測量法
光從光密介質傳到光疏介質時，當入射角大于臨界角時發(fā)生全反射現象。內反射法小角度測量就是利用在全反射條件下入射角變化時反射光強的變化關系，通過反射光強的變化來測量入射角的變化的。由于入射角在臨界角附近線性較好，隨著入射角的微小變化，反射光的強度發(fā)生急劇變化，因此測量時通常定義一個臨界角附近的初始角θ0 ，被測角為相對于該初始角的角位移Δθ，這樣就可以充分利用臨界角附近靈敏度較高的特點，進行小角度的高精度測量。該測量方法存在的一個問題是入射角和反射光強之間的關系是非線形的，靈敏度因此受到限制。為了減小函數非線性對測量結果的影響，采用差分式測量，其原理如圖3所示，首先分別測出θ0+Δθ和θ0 -Δθ的反射光強的變化，然后用線性化公式進行處理，以得到相應的角度值。內反射法是由P S Huang等人提出來的[18]，用該方法制成的測角儀體積可以做得很小，因此特別適用于尺寸受限制的空間小角度的在線測量，而且結構簡單，成本低。測量的靈敏度取決于初始入射角和全反射的反射次數，增加反射次數可以提高靈敏度，提高分辨力，但測量范圍就相應變小。因此P S Huang等人又在此基礎上制成了多次反射型臨界角角度傳感器，用加長的臨界角棱鏡代替圖3的直角棱鏡以增加反射次數，如圖4所示。該儀器可用于表面形貌、直線度、振動等方面的測量。在測量角度方面，以3弧分范圍內的分辨力為0.02弧秒。在接下來的工作中，P S Huang 等人又將其測角范圍擴大到30弧分，輸出信號峰－峰值的漂移小于0.04弧秒[19,20]。該儀器的缺點是成本高,加長的臨界角棱鏡加工困難。臺灣的National Chiao Tung University的Ming-Hong chin等人在此原理基礎上，提出了全內反射外差干涉測角方法。用外差干涉測角方法。用外差干涉儀測量S偏振光和P偏振光之間的相位差，將傳感器的測角范圍擴大到10。，分辨力隨入射角的大小變化，最佳分辨力可達8×1 0－5度[21]。Hong Kong University of Science and Technology的Wei Dong Zhou等人采用差動共光路結構，大大提高了系統的線性，并獲得了0。3角秒的最佳分辨力【22】。天津大學和日本東北大學在這方面也進行了一些研究[23]。
4.激光干涉測角法
角度可以表示為長度之比，長度的變化可以用激光干涉法在角度測量中得到廣泛的運用。干涉測角法不僅可以測量小角度，而且也可以測量整周角度。
4.1 激光干涉小角度測量
干涉小角度測量的基本原理可以表示成圖5的形式。采用邁克爾遜干涉原理，用兩路光程差的變化來表示角度的變化，經角錐棱鏡反射的一路光的光程隨著轉角的變化而變化，因此干涉條紋也發(fā)生相應的移動，測得條紋的移動量，就可測得轉臺的轉角[24]。在此原理基礎只上發(fā)展起來的角度測量系統都致力于光路結構的改進和消除各種誤差因素的影響。經過改進后可以測量大約90度的角度，但各種誤差因素隨著所測角度的增大而急劇增加，因此該系統的測量范圍限制在幾度內，在此范圍內具有極高的測量準確度。這種技術已經發(fā)展得非常成熟，美國、日本、德國、俄羅斯等國家早已將激光干涉小角度測量技術作為小角度測量的國家基準[25]。為了消除轉盤徑向移動對角度測量的影響，采用如圖6所示的測量光路，用兩個角錐棱鏡形成差動測量，大大提高了系統的線性和靈敏度。為了增加干涉儀抗環(huán)境干擾的能力，可以采用雙頻激光外差干涉測量法，用雙頻激光代替普通光源。用這種方法測量平面角，靈敏度可達0.002''[26]。