随着工业生产和科学技术的发展,在机械、光学、航空、航天、航海等领域对小角度测量技术提出了高精度和新方法的要求。二维小角度的测量方法很多,本文是基于自准直法对二位小角度测量进行研究。考虑激光具有良好的准直性,目前,目视的自准直法开始被激光准直的方法取代。但激光准直对二维小角度的测量还存在许多技术上的问题。一是受电源噪声、电路及外界环境干扰,测量的精度难以提高;二是测量仪器所占空间较大,比较笨重;三是对激光信号的处理还存在诸多的难点。针对上述技术难题,本文研究内容及创新主要如下:基于自准直的原理,在设计一定光路的基础上,选用偏振分光棱镜、1/4波片、聚焦透镜、高灵敏度的四象限探测器(QPD),研制了激光自准直的光学测量装置,具有结构紧凑特点。为了消除低频环境噪声与电噪声的影响,提出采用交流调制,对半导体激光进行正弦调制的思想。设计了一种应用晶振分频加多次带通滤波产生高幅值稳定度和高频率稳定度正弦信号的方法,并进行了相关的理论分析。实验分析表明:该信号用于激光器,使四象限硅电管得到的信号与激光器信号具有良好的线性关系。考虑到外界噪声干扰与运放自身引入电压偏置等因素的影响,使信号产生偏移,本文设计了专门交流放大电路来消除这些影响。交流调制虽然能够保证很高的测量精度,但在后续的处理电路中要求进行相敏检波。本文针对目前相敏检波电路的不足,采用有源全绝对值电路检波的方法对信号进行处理,详细论述了其原理、优势,以及设计参数等。针对测量系统,对信号处理电路、A/D转换电路和液晶显示从硬件设计到软件开发进行了详细的说明。结合电路的合理布局与布线、电子元器件的选择与安装、电路的调试等方面的考虑,设计了系统电路。最后,对测量仪的特性及误差进行了分析。实验数据表明该测量仪线性度、重复性好,测量精度高。测量范围为-300"～+300",精度为0.03",达到了预期的测量目的。