随着工业制造和国防建设的技术发展,如何在千米级的大尺寸范围内实现亚微米级的高精度距离测量成为了研究的热点。作为一种高精度测量工具,光学频率梳具有优于传统激光技术的特性,能够将人类的测距技术带入到一个新的高度。本论文将激光器的重复频率扫描原理,引入到传统的光学采样法,提出了一种光学频率梳扫频采样绝对距离测量方法。主要研究工作如下:研究了基于扫频采样法的绝对测距原理,提出了消除测量“盲区”的方法,建立了干涉条纹的互相关函数模型,探究了色散效应对脉冲包络及互相关条纹的影响,证明了色散补偿的重要性。解释了飞秒激光器的扫描原理,补偿了光纤延迟线的色散,搭建了扫频采样的绝对距离测量系统,在标准长导轨上进行了测距实验。实验结果表明,与激光干涉仪比对,在60 m的范围内,测距精度优于11μm,相对精度优于1.8×10^-7。基于频率和距离差分原理,提出了解算互相关条纹的优化算法。实验结果表明,在60 m范围内,测量精度从11μm提高到4μm,其标准差从10μm提高到2μm,测距的准确性和稳定性明显提升。此外,根据实验环境修正了空气群折射率,详细分析了测量的不确定度;提出了系统优化方案,通过改进飞秒激光器的结构,结合大范围扫频和小范围扫频的原理,可实现任意距离测量。从仪器可靠性的角度出发,提出了测量系统模块化的初步设计方案。基于扫频采样法的测距技术具有兼顾大尺寸、高精度和高速度的测量能力,且整体系统采用全光纤光路,在未来的精密测量领域具有成为便携仪器的潜力。