高精密主轴是高精密机床的关键技术之一。主轴回转误差是影响机床加工精度的主要因素。主轴回转精度是评价机床动态性能的一项重要指标。高精密轴系回转误差测试技术的提高对高精密机床性能的发展具有非常重大的意义。在进行亚微米甚至纳米级回转精度测量中，标准器的形状误差与主轴回转误差的分离技术也一直制约着高精密主轴回转误差测量技术的发展。　　本文对高精度主轴径向回转误差的测量方法进行了研究，在分析了现有误差分离方法的优点与局限后，提出两种测量方案并进行方案论证。最终确定了球标法主轴回转误差测量方案，并对球标法具体原理做了详细的论述。　　在Matlab软件中，建立球标法数学模型进行仿真，分析了偏心以及传感器不对心对分离精度产生的影响。借助傅里叶变换以及逆变换技术，完成了去直流分量、消偏、滤波的算法研究。　　基于LabVIEW虚拟仪器技术，搭建了一套适用于回转误差测量的硬件系统;利用图形化编程语言以及信号处理函数对各个功能进行模块化设计，开发了一套主轴径向回转误差测量软件系统。　　最后，对高精度主轴进行了实际测量，实验结果显示，钢盘形状误差分离结果与圆度仪测量结果相符;将球标法与反向法进行对比，两者分离出的回转误差数值吻合，验证了基于球标法主轴回转误差分离方法的可行性与准确性。