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为了实现高速、高精度、高灵敏度、操作方便可控、稳定性好和成本较低的剩余双折射值和快轴方向角的同时测量，采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)组合，并运用探测器探测信号和锁相放大器锁相输出一倍频项数据。直流(DC)项和倍频项数据在计算机中求解得到双折射值和方向，实现了双折射值和方向的单弹光单通道同时测量。对该新方案原理进行了分析，并搭建了实验系统。采用初始值偏移的方法对系统进行了校准，并运用该系统对Berek偏振补偿器样品进行了实验分析。实验结果表明，系统校准有效地消除了PEM和EOM的自身剩余双折射引入的测量误差；本文方案对剩余双折射值的测量精度和重复度分别优于99.16％和0.0082 rad，剩余双折射的快轴方向角测量重复度为0.06°。本文方案具有工作稳定、重复度高、测量速率快、成本相对较低和系统利于工业自动化集成等应用优势。