近年来,随着“高精尖”技术不断发展,各个领域对位移测量技术也提出了更高的需求。在各类位移测量技术中,具有测量范围大、测量精度高等优点的激光干涉位移测量技术已被广泛应用。然而激光波长极易受到环境空气折射率波动影响,造成激光干涉位移测量结果的偏差。因此,准确测量环境空气折射率值是提高以波长为基准的激光干涉位移测量技术精度的关键因素之一。针对当前空气折射率测量中PTF公式法测量精度受限于传感器精度、真空腔抽气法系统整体过于复杂、固定长度真空腔激光干涉法中折射率对应的干涉条纹整数周期难以确定等问题,本文提出了一种基于激光单频干涉和PTF传感融合的空气折射率测量方法。该方法基于固定长度真空腔的相位调制式激光干涉空气折射率测量光路,通过PTF低精度传感器得到空气折射率预估值,从而确定折射率对应干涉条纹的整数部分,通过干涉信号相位解调算法得到折射率对应干涉条纹的小数部分,将两部分融合后实现空气折射率的大范围高精度实时测量。基于此方法,分析验证后设计出完善的空气折射率测量系统。在利用该系统进行折射率测量实验前,构建了光功率强且频率稳定的系统光源;利用仿真干涉信号验证了解调算法具有较好的相位解调分辨率、解调精度与长时间下解调结果稳定性;通过对温湿度、大气压传感器选型与集成,研制出实验所需的PTF传感器,通过与高精度传感器性能对比测试,验证了自制PTF传感器测量精度满足确定折射率对应干涉条纹整数部分的需求;利用导轨控制系统中真空腔移动,验证了折射率测量方案的可行性;并利用Lab VIEW软件编写了完整的上位机显示与控制界面。利用该系统进行了空气折射率测量实验,将测量结果与Renishaw XC-80高精度传感器利用Edlén公式计算得到的折射率结果进行比对。实验结果显示,在12分钟短时间和1小时长时间内,两种方法测得的折射率结果差值的标准差分别为1.5×10-8和2.3×10-8;在35～60分钟左右折射率测量重复性实验中,两种方法测得的结果具有较好的一致性,结果差值的标准差均在2×10-8量级。实验结果与测量不确定度分析表明该系统能够进行高精度空气折射率实时测量。为了将折射率测量系统应用于激光干涉位移测量中,搭建了相位调制式激光干涉位移测量光路,验证了干涉信号相位解调算法在步进位移测量中的准确性。在空气折射率测量光路与激光干涉位移测量光路的基础上,搭建了相位调制式激光干涉位移测量及空气折射率实时补偿光路,进行了空气折射率实时补偿的干涉位移测量实验,将位移测量结果与Renishaw XL-80干涉仪测量结果进行比对。实验结果显示,在被测位移分别为50 mm、100 mm和200 mm时,两种结果差值的标准差分别为34.97 nm、39.88 nm和45.19 nm。实验结果表明本文提出的空气折射率测量系统在激光干涉位移测量中具有可行性与实用性。