Комбинация элементов — объектив плюс позиционно-чувствительный датчик — дает возможность вести измерение угловых смещений объекта, на котором расположен излучатель, с высокой точностью, однако в ограниченном угловом диапазоне. Расширение диапазона измерений часто приводит к нелинейности статической характеристики датчика. Поэтому схема угломерных устройств с компенсацией взаимного положения нуль-органа позиционно-чувствительного датчика и изображения излучателя является наиболее распространенной.

Компенсация может осуществляться непосредственным перемещением нуль-органа позиционно-чувствительного датчика или коррекцией положения изображения излучателя в фокальной плоскости объектива за счет использования оптико-механических, электрооптических и других видов компенсаторов.

Измерение величины углового рассогласования на входе угломерного датчика осуществляется специальным отсчетным приспособлением, кинематически или электрически связанным с компенсатором.

Позиционно-чувствительный датчик в целом при такой схеме измерения выполняет роль нуль-индикатора. Точность измерения, линейность статической характеристики, динамические свойства угломерного датчика в случае применения компенсационной схемы измерения во многом определяются параметрами компенсатора.

Углоизмерительные следящие системы, как правило, выполнены по компенсационной схеме измерения. Позиционно-чувствительный датчик создает на выходе сигнал, соответствующий угловому рассогласованию на входе угломерной системы.