PSD(位置敏感器件)作为一种光斑位置检测器件，相比CCD和CMOS器件，具有多种不可比拟的优势，因此，在各种测量领域其都将有很好的应用前景。本文首先对PSD特性和激光三角法进行了理论分析，并结合幅度调制解调原理制定了微位移测量方案；其次，通过对光源、光斑质量、被测表面特征和散斑等各种光学特性对测量影响的研究，确定了测量系统光学部分的重要参数；然后，在分析了干扰信号、不对称性和非线性等各种因素对PSD信号处理影响的基础上，设计了一款基于调制解调技术的PSD信号单通道处理模块，并结合光学部分集成制作了微位移测量系统样机，同时进行了系统性能实验验证和分析。最后，将差动激光三角法和微位移测量系统应用于精密薄板测厚系统，并设计了实验样机和工业样机，取得了良好效果。本文的创新性工作主要包括以下五部分：1、提出了将狭缝（小孔）空间滤波技术和双光束补偿原理相结合的光斑整形方法。该方法提高了激光光斑质量，大大降低了由于光斑的高频噪声和光斑整体偏移造成光斑重心漂移而产生的测量误差。2、提出了基于PWM&PFM(脉冲宽度调制和脉冲频率调制)激光调制的自适应被测表面特征的方法，该方法使系统能够自适应由于各种被测对象表面状况的不同引起的像斑强度变化，解决了以往采用数控电位器调节信号强度或通过改变激光器电流调节激光强度方法所带来的不易集成和测量误差增大等问题。3、提出了基于信号调制、带通滤波和峰值检测技术的PSD信号单通道处理方法，该方法在没有滤光片的情况下，有效地消除了背景光、暗电流的影响，同时降低了成本并大大抑制了温漂的影响。4、结合PSD输出特性，针对峰值检测的非线性和PSD本身的非均匀性畸变，提出了双重非线性校正的方法，并将分段最小二乘法应用于双重非线性校正，该方法既保证了系统的测量精度，同时也使系统易于处理，适合采用嵌入式技术实现。5、提出了将基于变频调制、高阶带通滤波、峰值检测等技术的PSD信号单通道处理方法和激光三角法相结合的微位移测量方法，通过该方法设计并制作了测量频率可达2KHz,分辨率达0.35‰，线性度好于12‰，电路温漂系数极小的具有自适应能力的激光微位移测量系统。