双光束光阱技术可以实现对介观尺度微粒的诸如平移、转动、拉伸、牵引和结合等多方式操控,且具有非接触和无损伤等特性,这使得研究者在介观尺度开展生物细胞学和基础物理学等领域研究时具备了一种简洁高效且适用面广的强大手段,因此衍生出了诸多新兴的研究方向。利用双光束光阱技术进行超灵敏加速度传感就是其中的一例,其核心技术之一是对捕获微球位移的精密测量。目前微球位移测量最常用的方法是图像探测法,该方法简便易行,可实现nm量级的空间分辨率和kHz级别的时间分辨率。在诸如加速度传感等需求中,高精密的实时位移测量和与之相关的参数校准是必不可少的。基于这一需求,本文开展了双光束光阱中微球位移实时测量技术的研究,主要研究工作包括以下两个方面:1.双光束光阱中图像传感器坐标系的精密校准。介绍了图像传感器坐标系失准的概念。在小角度失准情况下利用蒙特·卡罗方法仿真了微球的二维受限布朗运动,通过布朗运动导致的位置波动证实:即便是在小角度和微弱位移的情况下,失准仍然会给光阱刚度的标定带来较大的误差。为了减小失准带来的误差,需要测量失准角以补偿观测位移。比较了两种失准角测量方法(功率失衡法和光学结合作用法)的优缺点,并结合加速度传感应用的需求选用功率失衡法来测量失准角。在双光束光阱实验系统中观察了单光束发射微球的实验,计算了失准角度,这证实了利用功率失衡法测量失准角的可行性。2.双光束光阱中微球位移的实时测量。采用LabVIEW程序编写了实时图像测量软件,实现了百赫兹量级的位移测量功能。采用单变量法逐一分析了图像传感器参数对于图像解析精度的影响;在图像实时观测系统中使用优化的参数设置实现了10nm/Hz1/2的位移分辨能力,这满足现阶段的工程需求。