长期以来,对材料变形的高精度测量一直是实验力学领域不断追求并为之奋斗的目标。基于电阻应变片的电测法具有方便易行、高灵敏度和高测量精度,目前已成为工程测量中应用最广泛的测量方法。然而该方法最主要的问题是单点测量,不能实现全场测量。近些年发展迅速并已取得诸多应用成效的数字图像相关法（DIC）具有全场测量的优点,但是面临计算模型不统一、测量精度严重依赖于散斑的制备技术,导致其精度普遍不高的问题。基于相干光的干涉测量,兼具了全场和高精度（波长量级）的优点,但是对外界振动非常敏感,导致干涉测量仅限于实验室,严重限制了其工程应用。基于剪切干涉的相干梯度敏感法（简称:CGS）具有全场、外界振动不敏感、高测量精度及适用范围广的优点,已成功应用于高温和低温极端环境下材料的变形测量中,然而涉及该方法的关键测量误差分析一直没有得到有效解决。此外,对于高杨氏模量或极低温下的待测结构,由于变形相对较小,因此在视场内的有效条纹数目偏少（称为:稀疏条纹）,造成解调条纹相位过程难度很大,且伴随较大的误差。传统上多通过添加光学部件或采用三角函数的倍角关系实现条纹的倍增,但是这些方法光路上不具有通用性,且从数学原理上看仅可实现有限次的整数倍增,因此实现任意倍数（含小数倍）的条纹倍增是干涉测量领域面临的一个难点。最后,在干涉条纹解调相位过程中,多采用传统四步相移的方式,这对测量过程的精确控制带来了很大挑战,如何实现简洁、高效且不降低测量精度的相移模式成为了另一个需要重点关注的课题。本博士学位论文以CGS为研究对象,围绕CGS核心部件光栅的倾角对其测量结果的影响进行了系统的理论分析和实验研究,在给出误差分析及修正方法的基础上,提出了一种基于CGS的稀疏条纹倍增和两步（角）相移方法,最后将这些技术与方法应用到高温超导薄膜应力的研究中,主要的研究工作如下:1.研究了 CGS系统中光栅存在面内相对倾斜角时CGS方法的测量误差,并实现了误差的修正。首先通过干涉光路分析,得到了当光栅存在面内相对倾斜角时相位φ和曲率Kxx、Kyy、Kxy的控制方程。对比标准CGS系统的测量结果后,发现光栅面内相对倾斜角会在相位φ和扭率分量Kxy的测量结果中引入较大误差。在此基础上,提出了误差修正公式。采用标准球面镜作为样品,验证了理论推导和误差矫正方法的正确性。结果表明,可将扭率分量Kxy的平均绝对误差值由修正前14.1%降至0.4%。2.研究了 CGS系统中光栅存在面外相对倾斜角时CGS方法的测量误差,并实现了误差的修正。同样的,首先通过干涉光路分析,得到了当光栅存在面外相对倾斜角时相位φ和曲率Kxx、Kyy、Kxy的控制方程。对比标准CGS系统的测量结果后,发现光栅面外相对倾斜角会在相位φ和曲率分量Kxx、Kyy的测量结果中引入误差,由此给出了误差修正公式。实验上利用标准球面镜作为样品,同样验证了理论推导和校正方法的正确性,结果表明可将曲率分量Kyy的平均绝对误差值由修正前17.2%降至2.4%。3.提出了基于CGS系统的条纹倍增新方法,可实现任意倍（含小数倍）的条纹倍增。在不额外引入其他光学部件的前提下,通过将CGS系统光栅G2面内偏转不同的角度,来达到条纹倍增的目的。结果表明,不仅可以方便、快捷的实现整数倍的条纹倍增,还可以实现小数倍的倍增效果,为后续的条纹求解提供了基础和保障。4.提出了基于CGS系统的两步（角）相移新技术,实现了简洁、快速、高精度的条纹相位解调。通过将CGS系统光栅G2面外偏转不同角度的方式引入角相移,得到了相位重构的控制方程,并通过实验对该理论进行了验证。该方法在保证计算精度的同时,还可直接进行相位方向的判定,且只需要两步相移,易操作,成本低。5.最后,将该方法应用到高温超导薄膜温度应力的研究中,建立了薄膜各个温度应力分量和曲率变化量之间关系的方程,研究了光栅面内倾角对高温超导薄膜温度应力分布测量结果的影响规律。