中国计量科学研究院张钟华院士首次提出了“能量天平”方案,实现用精密电磁测量技术实现建立量子质量标准的目标。根据项目要求,在“能量天平”中设计了一套单频激光干涉仪系统,实现互感量测量中线圈位置的精密定位。系统采用整体式的布局和偏振光移相的方法,提高了系统的稳定性和重复性;采用光程差放大技术,提高了系统的分辨率;采用四通道探测原理和共模抑制的方法,对四路相互正交的信号进行差分处理,减小光强零漂以及环境变化对系统的影响。使用高速信号处理卡和PC机,在VC++环境下,设计一套测量软件,对激光干涉位移测量结果进行环境参数补偿和修正,以及抗干扰处理。在实现信号高倍细分和高速实时动态测量要求的同时,有效保证整个仪器的总体精度。针对于实验中,测量光轴和导轨运动轴的调整困难等问题,予以分析。由此,研制出一套激光干涉仪光路准直系统装置,可以实现干涉光路的准确调整,从而降低余弦误差对测量系统的影响。论文对测量系统的精度进行了评价研究及相关实验,分析了仪器误差和系统设计要点,论述了高精度纳米级测量所需要实验环境。