精密工程及制造产业的发展使测量需求向大量程、高精度方向发展,为满足高分辨力实时测量要求,突破传统激光干涉仪非线性误差对测量精度的制约,本文基于经典干涉结构设计了一种高精度涡旋光位移测量系统,搭建共轭涡旋光干涉仪并对其信号处理方法进行研究。涡旋光自旋角动量和轨道角动量在光镊技术中的运用是近年来的研究热点,本文利用其特殊螺旋相位分布,搭建结构紧凑的共轭拉盖尔高斯光束干涉光路,将被测直线位移量转化为干涉图案旋转角度量,其干涉图案旋转方向由被测位移方向决定。通过图像识别和处理对这种特殊的圆周均匀排列花瓣状干涉图案进行高精度定位和旋转角度测量,避免传统激光干涉仪正交信号处理中高倍相位细分引入的非线性误差及细分有效倍数的限制。基于Lab VIEW设计实时图像采集与数据处理系统,使用光电检测电路对干涉图案旋转周数计数,将软件细分方法（高分辨力图像处理）与硬件检测方法相结合以实现高速测量的工程化解决方案。这种对干涉条纹形位特征进行位姿识别的信号处理方式十分敏感,原理上干涉图案旋转1°对应被测位移0.88nm,实验证明未进行误差补偿的普通实验室条件下分辨力可达0.5nm。此外,基于图像处理结果提出对干涉光束质量、干涉系统稳定性和重复性的量化评定方法,对系统性能分析、误差评定有重要作用。这种共轭涡旋光干涉结构从原理上提升位移测量分辨力,能够通过使用更高拓扑荷数涡旋光进一步提升测量精度,在精密干涉测量领域有巨大的发展潜力。