线偏振光经过某些透明晶体后，其偏振面绕着光轴转动一定角度，这种现象称为旋光现象，转过的角度叫做旋光角，我们把测量旋光角大小的仪器称为旋光仪。目前常见的旋光仪的测量原理一般为消光法，即通过光、机、电一体的设计，通过驱动步进电机带动检偏镜的转动，以补偿旋光效应中转过的角度的办法来测量旋光角的大小。本文在传统旋光仪的基础上，通过分析旋光仪输出信号的频率成分，从理论上分析和设计了两种互补的算法用于测量旋光角度，其中一种算法适合小角度的测量，但其测量范围有限，另一种算法适合大角度的测量，测量范围大，但是在小角度范围内非单调，结合两种算法提出了可操作性较强的测量方法，并对预期结果进行了模拟仿真。同时通过比较不同方向旋光角的输出信号和参考信号的仿真结果，根据不同方向时两个信号之间的相位差异，提出了一种简单易行的区别正负旋光角的方法，实现了正负旋光角的辨识。通过分析信号频率分量、旋光角和磁偏角三者之间的关系，提出了一种利用固定旋光角度的晶体来测量法拉第磁光效应中磁偏角的方法，该方法可扩展用于大型电网的电流测量，有着安全、结构简单、测量精度高等优点。详细介绍了一种磁光调制型旋光仪的设计方案，采用半导体激光器作为光源，法拉第线圈作为调制器。激光依次通过起偏器、调制器、待测物质和检偏器的光信号经光电转换、电路放大后，由数字信号处理器（DSP）进行模数转化、采样信号、并做相关的数字信号处理等过程，最终实现了旋光角度的实时测量。分析了旋光角测量过程中工频噪声、离散傅立叶变换（DFT）泄漏等因素对测量结果引起的不良影响，并通过三个标准旋光管进行了标定测量。测量结果显示，大角度下的测量准确度达到了0.05°以下，多次测量的标准偏差小于0.1%。通过改变产生磁场的电流的大小，测量了不同大小磁场下磁偏角的大小，其测量结果的线性拟合度更是达到了99%以上，证明了这种磁偏角测量理论的可行性。