焦距是光学透镜和系统最重要的光学特性参数，透镜焦距的测量方法非常多，而激光核聚变驱动器，天文光学系统，空中遥感相机等大型光学系统中的大口径长焦透镜的焦距无法沿用传统的测量方法，国内外关于长焦透镜焦距测量大都利用Talbot-Moiré技术。本文对Talbot效应和Moiré条纹的原理及其应用发展做了简单介绍，对基于Talbot-Moiré原理的各类测量方法作了详细的介绍和比较，并对本文研究和实践的方法——利用局部莫尔条纹的斜率测量长焦透镜焦距进行了理论分析和实验研究。分别对焦距为420mm和1000mm的透镜进行了测量。采用第二块光栅作为系统的自基准，综合运用边缘提取、形态学细化和灰度拟合高斯曲线的亚像素技术对CCD象素当量进行了标定，采用二次标定法和组合测量法提高标定精度，并用经典的最小二乘法处理数据，从而精确测量了条纹宽度。在图像处理过程中，综合利用空域、频域及数学形态学的图像处理技术获得莫尔条纹的中心线，再利用最小二乘法拟合直线求得条纹斜率，最终求出待测透镜的焦距。实验结果表明，局部莫尔条纹法可以实现长焦透镜的焦距精确测量。在相同条件下，对焦距1000mm透镜的测量结果精度更高，重复性更好。最后对测量结果进行了精度分析，分析了实验中遇到的问题及有效的解决措施。该方法原理简单、精度高、装置简便，理论上对测量任意口径的正、负透镜焦距都适用。由于该方法基于透镜的位相变换作用，不仅可以测量长焦透镜焦距，还可以为透镜检测等相关工作提供参考。