基于低振动低温恒温器，建立了一套用于冷冻靶参数测量的马赫-曾德尔激光干涉显微系统。考虑光折射效应，推导出了靶丸光程差随入射角变化的完整表达式。在低温环境中，当燃料固化或完全气化时，分别获取了靶丸中心存在条纹时的干涉图。基于干涉条纹形状分析法，利用光程差表达式分别计算了靶丸壁厚及靶丸内燃料气体浓度。同时，用非破坏性方法对气体浓度测量结果进行了实时标定。两种方法给出的结果之间的相对误差小于5%。