在高精度测量中必须实时补偿空气折射率的影响。目前纳米测量要求100mm范围内测量分辨率达到1nm，测量不确定度达到10nm，则相应的空气折射率的测量分辨率应达到1.0×10-8，测量不确定度应达到1.0×10-7。实际应用中还应具有大的测量范围、好的实时性、便携性和测量稳定性。 现有的空气折射率测量装置存在着结构复杂体积大(如抽气法、Rayleigh干涉法、F-P拍频法)、实验条件要求苛刻(如波纹管双干涉测量法)、装置难以标定(如梯形真空腔法)、有的方法精度不够(如全反射相位跳变法)等缺点，而Edlen公式法又容易受空气成分变化影响。而且各种测量装置都难以实现便携结构，难以对测量结果实时进行修正。 本文建立了适应于全年气温和气压变化的一套测量精度由低到高的逐级过渡精化测量体系，由两级测量仪器组成。其中双真空管空气折射率测量仪具有较小的测量范围和很高的精度，单独使用可适应恒温室内的气压变化；而表面等离子体共振空气折射率测量仪具有较大测量范围和较低精度以便适应大的气候变化：两者之间满足级间过渡条件。后者为前者提供测量初值，只需在气候产生大的变化时进行校对，以保证空气折射率大数的准确性；前者具有体积小巧、可便携的特点，能在测量中进行折射率的实时修正，同时系统还具有很好的实时性和稳定性。 提出采用等效波长的概念以便借用现成的合成波理论，利用两个长度不等的真空管等效出两个虚拟波长，可以很容易地同时满足分辨率和测量结果单值性的要求，并据此建立了双真空管法空气折射率测量方案及其计算公式。对系统进行了误差分析，结果表明综合误差为3.1×10-8。在中国计量科学研究院与Edlen公式法进行的实验比对结果表明其测量不确定度优于1.0×10-7，同时该系统有很好的稳定性和抗干扰能力，测量范围达到3.0×10-5。 利用介质表面产生表面等离子体共振时反射光的P偏振分量的相位改变建立了基于表面等离子体共振技术的空气折射率测量仪，并设计了具有角漂移自适应性的平行六面体+屋脊棱镜的传感器。实验结果表明其不确定度优于5.0×10-6。该装置的测量范围为2.0×10-2，完全能适应四季气候变化(空气折射率变化1.0×10-4)的需要。