高精密球径球度测量是现代测试技术中不可缺少的组成部分，因此研究高精密球径球度测试理论及机构具有重要的意义。现在球径球度测量的主要手段是利用圆度仪、CMM以及激光测试的方法，由于受到测试环境和条件的限制，受制于现代测试的一些要求。本文主要以气动测量为主要的研究对象，根据气动测量的要求和条件，研究高精密球径球度测量理论及机构。此种方法实现了现代测试技术的功能，避免了上述方法的缺点。根据球径球度评定理论和差压式气动测量原理，设计研制气动式传感器，以及设计气动量规，并使用MATLAB编程对量规上的布点进行仿真和优化设计。通过量规上合理布点，在球径球度测量过程中，采用球相对于量规上的测点进行相对转动的方法进行测量。在理论的指导下设计系统的机械结构。针对单测头进行设计，以其气动特性为主要的参考依据设计单测头的合理机械结构，并通过大量试验验证其设计和机械尺寸的合理性。同时设计量规的机械结构以及球的支撑结构和整个测量装置的结构。