角位移测量作为测量领域中基本的物理量之一,随着精密制造业、航空航天、精密计量等诸多领域的迅速发展,对其精度、稳定性、可靠性等性能提出了更高的要求,高精度的角位移测量方法更是行业关注的重点。目前市场上高精度的角位移传感器以栅式传感器为主,对制造工艺和基础设施要求很高。在此背景下,作者所在课题组提出一种利用交变光场构造出电行波信号实现角位移测量的新方法,该方法通过对光场的时空调制耦合,回避了高精度测量对高精度制造的依赖。课题组前期主要是进行传感器原理验证工作,其实验系统比较简单,在结构安装方面存在较多问题,因此本文针对光场式圆时栅传感器,开展了精密实验系统设计及优化工作,主要研究工作如下:（1）根据传感器的测量原理,理论分析了传感器的结构误差对测量精度的影响,提出了传感器研究需要的精密实验系统要求,在此基础上设计出相应的实验基座结构并进行了优化改进。（2）分析了码盘同心安装过程中存在缺少定位指导信号的问题,开展了码盘同心定位系统设计与优化工作,利用零位编码原理设计了码盘同心定位结构并且进行了仿真验证,对同心定位信号设计了相应的硬件电路和采集程序。（3）完成实验系统相应的上位机平台设计,利用所设计的精密实验系统搭建了实验平台,开展了精密实验系统与传感器的实验研究工作。实验结果表明,在利用该套精密实验系统下,栅距为2°的角位移传感器样机在360°的整周测量范围内,实现了±21.4"的测量精度。综上所述,本文通过对光场式圆时栅传感器测量原理的推导,分析了传感器结构误差并以此为基础开展精密实验系统设计,设计了传感器所需实验基座以及码盘同心定位系统,并进行了优化改进。该精密实验系统能够保证传感器在实验过程中处于较为理想的安装状态,为光场式圆时栅传感器的后续研究打下基础。