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本论文采用半导体激光器单模光纤组件发射的激光作为光线基准，有效地减少了激光器本身的光线漂移，为偏摆角、俯仰角的测量提供高精度和高稳定性的光线基准。提出了一种简单、实用的偏摆角、俯仰角测量方法，并从光路、电路等方面对测量系统进行了系统的分析与设计，采用半导体激光单模光纤组件作为光源，位置敏感探测器PSD作为探测器，实现对运动导轨行程中的偏摆角、俯仰角误差测量。对影响测量的因素进行理论分析，.通过稳定性实验、重复性实验以及与美国API公司5DLS型五自由度测量仪对比实验，验证了本系统的可行性，实验结果表明：测量系统在量程±500秒获得测量精度1.5秒的测量结果。