随着科学技术的不断发展，传统的量值传递系统已不能满足当今国防工业的生产需求。从几何量计量的角度看，尽管对于两米以下直至微米量级的计量器具已有比较完整的计量标准及检定规程，但对于长到几十米的大尺寸却没有统一的计量手段和标准。存在的问题是校准装置的尺寸越大精度越难保证。首先是长直导轨的设计，要求拼接环节少、直线度高，导轨的稳定性要好；其次是测量标准的设计，通常采用标准双频激光干涉仪可以在30m～40m的范围内实现高精度长度测量，但采用双频激光干涉仪作为标准测量必须解决阿贝误差问题，否则无法提高测量精度。另外现有的大尺寸便携式坐标测量仪器的校准方法中，校准要素单一，还没有合适的方法可以直接解决坐标校准。这些问题使得通用的大尺寸计量校准装置很难实现。本文以多种大尺寸计量器具的校准要求为依据，结合大尺寸计量器具的共性问题建立一套大尺寸校准装置。该套装置的研究分两部分，第一部分是关于一维大尺寸长度校准技术的研究，通过建立“高精度大尺寸长度校准系统”，比较完整地解决了标准钢卷尺、基线尺、激光干涉仪、测距仪等的长距离校准问题；第二部分是关于激光平面校准技术的研究，在一维大尺寸长度校准的基础上提出了基于坐标面的校准策略，建立了“大尺寸平面坐标校准系统”，解决了激光跟踪仪、经纬仪组合系统等便携式坐标测量仪器的实验室校准问题。“高精度大尺寸长度校准系统”的主体是花岗岩直线导轨，总长36米，由九块花岗岩拼接而成，位于独立的地基上，并由千斤顶支撑；采用的测量标准为原美国惠普公司的长距离双频激光干涉仪，由于采用三路激光干涉同时测长的方法，可以实时测量导轨的直线度并补偿阿贝误差，使得在工作台的任意位置上都能达到同轴同向的测量精度。“大尺寸平面坐标校准系统”以“高精度大尺寸长度校准系统”为基础，将花岗岩长导轨作为坐标面水平轴，在气浮工作台上增加了金属导轨作为坐标面竖直轴，使用两套双频激光干涉仪作为测量标准，其中原有的三路激光干涉测长系统用来测量水平轴的运动距离；增加的一套激光干涉仪则通过一个90°转向棱镜将光路由水平轴转向竖直轴，同时测量两个轴的运动距离，并且确定了一个直角坐标光学平面，利用该光学坐标面可以直接对被校系统进行坐标比较。由于采用两轴同测的测量方案，因此两个轴的测量精度水平一致。本文还对所建立的一维和二维大尺寸校准系统进行了不确定度分析和相应的精度测试，结果表明长度校准装置的扩展不确定度优于3.2×10^-7(U₉₅)，位于世界前列水平，坐标校准装置的扩展不确定度约为1.0×10^-6(U₉₅)，是目前尺寸最大、精度最高的坐标面。本文所建立的两套系统完善了大尺寸计量传递体系图，解决了大尺寸计量仪器的实验室溯源问题。