白光扫描干涉术作为一种重要的非接触表面测量方法,其表面高度测量分辨率能够达到0.1 nm,具备测量速度快、非接触等检测优势,适用于航空发动机精密零部件、光学元件、光纤产品、液晶显示器3C玻璃等精密表面无损测量。本文对白光干涉信号的解算方法进行了深入研究,通过建立随机噪声影响下的白光干涉信号模型,分析开发了一种采用噪声平均思路构建的白光干涉信号解算方法。该方法采用一对动态正交基底将一维白光干涉信号分解在了二维信号空间中,通过对随机噪声的平均处理,提高了解算结果的重复性。该算法在所构建的白光轮廓仪系统上得到了应用与验证,系统标定实验使用了VLSI公司SHS-1800QC标准台阶,其标定结果显示设备测量重复性误差为0.93nm,相对误差0.52%。对涡扇发动机的传动轴滑油封盖、铝膜反射镜和光纤端面的测量实验表明了本方法具有较高的测量精度和较好的测量重复性。本文涉及的主要研究成果包括:(1)建立了一种噪声影响下的白光干涉信号模型。该模型将噪声划分为了系统性噪声和随机噪声两部分,分别影响白光干涉信号采样结果的波前相位和采样精度。(2)设计了一种具有较高解算精度和较优测量重复性的白光干涉信号解算方法。该方法通过对噪声影响下的白光干涉信号模型进行分析,采用了一对随采样序数动态变化的单位正交基底将一维白光干涉信号映射到了二维信号空间内,随后将二维信号解调得到了波前相位信息,最后使用Fourier变换得到的白光干涉信号包络峰值高度实现了波前相位信息到精确表面形貌的转化。(3)设计搭建了一台结构紧凑、使用方便的白光轮廓仪。该仪器具有制作成本相对较低、测量精度高、重复性好等优势,并搭载有自行设计的测量软件,能够满足航空发动机精密零部件、光学元件、MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)产品等领域的微观表面质量检测需要。