本发明提出了一种无非线性误差的直线度测量干涉仪系统以及测量方法。其中外差光源是采用单稳频激光光源发出的光，其偏振方向经分光镜分为两束光，分别经过两个声光调制器后变为频率不同的空间分离的两束光。两束光经过Koesters棱镜后，分为平行传播的空间对称的四光束。该四光束经过由二分之一波片、组合偏振分光棱镜、四分之一波片、楔角棱镜和楔面反射镜组成的干涉仪系统，当楔角棱镜发生水平方向直线度位移时，会引起两束测量光的光程信息（或称为相位信息）发生变化，通过比较两束测量光信号的相位差变化，即可获知楔角棱镜的直线度误差。本发明提供的方法，能够实现微小直线度误差的高精度测量。