表面形貌是影响产品零部件功能特性的重要特征。随着现代光学、光电子信息技术以及航空航天技术等的发展,表面形貌超精密测量与分析评价,面临广泛需求。本文提出了将偏振相移(Polarizied phase-shifting-PPS)技术与Michelson干涉显微镜相结合的偏振相移显微干涉测量方法,以满足超精密表面形貌测量,具有创新性和实用性。论文首先从工程实际应用出发,分析了现有测量方法的诸多不足,提出了将偏振相移技术(PPS)与Michelson干涉显微镜相结合的偏振相移显微干涉测量方法,建立了偏振相移的理论分析模型。其次,设计了结构简单、高精度的偏振移相单元以及稳定可靠的参考镜位姿调整机构,进而研制出了基于偏振相移显微干涉超精密表面形貌测量系统。第三,在VC++平台上设计开发了与系统配套的,集图像采集、数据处理、三维形貌显示以及部分表面轮廓参数评定为一体的测量软件。第四,对系统进行了实验比对测试,验证了该系统的重复测量精度优于0.5 nm, Ra测量误差低于5%。实验结果表明,研制的偏振相移显微干涉超精密表面形貌测量系统具有高精度,良好的稳定性,满足超精密表面形貌测量需求。