频域光学相干层析轮廓测量法由于其具有非接触、无损测量、高精度等优点在生物医学、工业检测等方面有着广泛应用,但是也存在不足的地方。使用时间调谐波长方法的波数干涉扫描无法测量大曲率、光滑曲面材料轮廓,使其应用受到较大的限制;而使用空间调谐波长方法的谱域光学相干层析则是测量结果带有自干涉分量和直流分量干扰信号,需要使用一定的手段抑制干扰信号。为了解决这两个问题,提出了改进过后的基于波数干涉扫描的轮廓测量系统和平衡型谱域光学相干层析轮廓测量系统。论文首先介绍频域光学相干层析的轮廓测量系统研究背景和研究意义,以及介绍其它实际中使用的轮廓测量技术,然后分别指出了波数干涉扫描方法和平衡型谱域光学相干层析的不足之处,并提出解决问题的方案。接下来介绍基于波数干涉扫描的轮廓测量系统和平衡型谱域光学相干层析轮廓测量系统的光路原理图,以及系统配置和元器件选用原则。在硬件部分过后,介绍两种轮廓测量系统的测量原理来论述轮廓测量系统的可行性。最后通过设计实验对两套轮廓测量系统进行检验,是否达到要求。从实验结果可以得知,基于波数干涉扫描的轮廓测量系统的纵向分辨率和横向分辨率均为11.3μm/pixels,平凸透镜的测量均方根差为±19.8nm。而对于平衡型谱域光学相干层析轮廓测量系统沿y方向的分辨率为3.3μm/pixels,沿被测物体深度方向的分辨率为5.4μm/pixels,光滑表面的前表面轮廓幅值平均增长76.5%,后表面轮廓幅值平均增长60%,而自相干分量噪声幅值平均下降了88%,直流分量噪声幅值平均下降了62.5%;散斑表面的轮廓幅值平均增长81.8%,噪声幅值平均下降69.2%;环氧树脂基复合材料前表面的轮廓幅值平均增长94.1%,内部信号幅值随着深度增加,幅值平均增长从70.8%下降到40%,噪声幅值平均下降的73.3%。实验表明,改进后的基于波数干涉扫描轮廓测量系统实现了测量平凸透镜一类的光滑平面、大曲率材料的三维轮廓信息,并且具有测量精度高、结构简单和稳定性高的优点。而平衡型谱域光学相干层析轮廓测量系统也能实现达到增强轮廓信息、抑制噪声的效果。