随着大型粒子加速器的发展,整个系统对于准直和安装的要求越来越高,其中关键部件的定位精度对于整个机器能否正常运行至关重要。因此在高精度准直的基础上,采用各种可行的位置监测装置对地面沉降或元部件姿态变化进行实时监测是很有必要的。根据粒子加速器的特点,垂直于束流方向,即横向位置变化对束流运行影响最大。粒子加速器高精度位置监测设备主要有静力水准系统和线位置探测器等。目前,在大多数大型粒子加速器装置中,主要使用上述位移监测系统对两个方向的唯一变化分别进行监测。它们都基于各自不同基准,且监测系统的监测范围是有限的。在数据分析方面,它们要分段分类进行整理,需要工作人员进入现场进行勘查,确定各个监测段之间的相互关系,然后进行必要的调整。这些监测结果不能在全局坐标系下有效反映各个部分或者部件的位移变化,往往由于局部的位移变化产生的调整影响到整个机器的正常运行。本课题讨论各个监测系统的数据统一到粒子加速器全局坐标系下,在统一的坐标系中考量各个关键元部件在不同的监测系统下的坐标变动,将各个监测系统的相对测量转变为绝对测量。首先,本文阐述了粒子加速器及机械准直的研究情况,介绍了静力水准系统和线位置探测器的测量原理、类型以及在国内外研究机构中的应用,阐述了其优势之处以及应对未来发展的局限性。同时介绍了静力水准系统的标定方法,设计线位置探测器的标定实验。其次,系统地阐述了多系统位移监测系统的设计目的、设计路线以及结构设计和加工过程。在实验室中搭建了五个基础平台组成的验证系统并说明了静力水准系统、线位置探测器、倾角传感器和位敏探测器的安装及调试过程。再次,详细说明了系统中多级空间坐标系的建立及转换方法。包括传感器坐标系和基板坐标系的建立方法以及传感器坐标系向基板坐标系的转换方法。系统坐标系的建立以及基板坐标系向系统坐标系的转换方法。在实验室中布设了模拟二级网点,以实现将两种仪器测量数据的坐标值转换至全局坐标系中的目的。最后,对于系统中的静力水准传感器、线位置探测器,结合位敏探测器和高精度倾角传感器进行数据比对研究。结合实际监测数据坐标值从各自的传感器坐标系经由基板坐标系、系统坐标系转换至全局坐标系中。