本发明属于精密测量领域，并公开了正交光栅三自由度磁浮测量传感器、检测仪及其检测方法，其包括分光棱镜、分设于分光棱镜左右两侧的激光器和第一平面反射镜、分设于分光棱镜上下两侧的干涉信号探测器和正交透射光栅、位于正交透射光栅下方的第二平面反射镜以及位于第二平面反射镜上方且呈正交布置的四个光斑位置探测器，第二平面反射镜安装在待测的磁浮触针结构上；所述检测仪包括偏转角度计算模块、位移计算模块及所述正交光栅三自由度磁浮测量传感器；所述检测方法由所述检测仪实现。本发明可实现两个方向的偏转角度的同时测量，对触针磁浮轴支撑刚度进行电流反馈，从而使得垂直方向的直线位移精确计量，具有结构紧凑、测量精度高等优点。