表面等离子体共振(SPR)传感技术以高灵敏度、所需待测样品少、响应速度快等优势被广泛应用于化学和生物传感。传统的SPR传感技术主要对光的振幅、共振角度和共振波长等信息的检测来实现折射率传感,包括强度型、角度型、波长型和金属膜厚等类型。相位调制型SPR传感系统基于SPR效应引起的相位变化信息进行检测,其理论传感分辨率优于其他调制方式的传感系统约2个数量级,因此相位调制型SPR传感器在各个领域得到了广泛的关注和深入的研究。本文的研究目的是通过优化相差信号处理技术来实现基于相位SPR传感技术的高灵敏度、分辨率测量。基于马赫—泽德干涉仪结构的相位调制型SPR系统,携带传感信息的P光干涉信号与进行参考的S光干涉信号间存在着相位差。使用光电探测器和数据采集卡将两路干涉光信号采集到PC机,结合信号处理,通过设定逻辑条件选取出较理想的波形、运用锁相的思想对参与解调的光信号进行锁定、对2路光信号进行相应的处理,分析2路干涉光在同一时刻的相位差异,基于该相差信号解调算法,一段时间内相位差异的起伏为0.006°,实验最终实现了4.7×10-7RIU分辨率的折射率测量。其核心内容有三部分：相位SPR传感原理和灵敏度模拟分析,相位SPR传感系统的搭建和相差信号处理技术的实现,折射率测量实验和系统性能验证。本文编写了新的相位信号处理算法,通过对信号的选取、锁定、预处理和精确处理,提高了相位差的测量分辨率,抑制了相位的漂移进而实现高分辨率的折射率测量。