利用激光衍射传感器可以测量微小间隔（如薄膜材料表面涂层厚度）、微小直径（如漆包线、棒料直径变化量）、薄带宽度（如钟表游丝）、狭缝宽度、微孔孔径、微小位移以及能转换成位移的物理量（如质量、温度、振动、加速度、压力等）。典型的激光衍射传感器有以下两种。
1）转镜扫描式激光衍射测径仪
该测径仪的测量范围为0.01〜0.3 mm，精度为0.1 μm。其工作原理如下图所示。
转镜扫描式激光衍射测径原理图
氮氖激光器 1发出的平行激光束照射被测细丝 2，在反射镜 3处形成夫琅和费衍射图样。同步电机 4带动反射镜 3稳速转动。随着反射镜 3的转动，使衍射图样亮暗条纹相继扫过狭缝光阑 5而被光电倍增管接收，转换成电信号。若将某两暗点（例如第 2暗点和第 3暗点）之间的扫描时间t由电路测出，则可根据公式，经数显电路最后显示出被测细丝的直径 d=（L1+L2）λ/（4πnL2t）=k/t。其中，L1为反射镜到被测细丝的距离，L2为光电倍增管到反射镜的距离，n为电机转速（r/s）。
2）激光衍射振幅测量
激光衍射测量振动振幅原理如下图所示。
激光衍射测量振动振幅原理
氮氖激光器发出的激光照射由基准棱和被测物所组成的狭缝，在 P处产生夫琅和费衍射图样。设狭缝初始宽度为 b，光电器件置于第k（一般取 2或 3）级条纹的暗点处，距零级中心线为 xk，即xk=kS=kLλ/b。当被测物体作简谐振动时，若振动方程为x=XMsin wt，则狭缝宽度变为b-x=b-XMsin wt，衍射条纹位置和间隔相应变化，根据公式可得
因此，xk是XM的函数。由于光电器件位置固定，即xk为定值，所以xk的变化使光电器件所接收的光强随之变化。若满足被测振幅 XM＜2/b条件，则可直接根据光电信号幅值测得值。