随着现代军事科技的发展，对武器装备的加工和装配精度提出了越来越高的要求，为适应这一要求，精密及超精密等现代加工技术得到了迅速发展，与此同时，对检测技术也提出了更严格的要求。导弹作为现代武器装备中的最重要组成部分之一，其核心作用是命中并摧毁敌方目标，为实现导弹精准的姿态控制及提高导弹的命中率，需要精确获得导弹各个部分以及弹头的几何参数和质量参数，而大型导弹弹头内部结构复杂，用理论计算得到的各项参数与实际差别较大，必须对弹头几何特性和质量特性进行测试。本文围绕大型导弹弹头主惯性轴及形心轴线测量中所涉及的关键技术进行了深入研究。　　首先，分析了扭摆法转动惯量测量原理以及利用惯性积实现弹头倾角的校正方法，论述了利用转动惯量和惯性积确定主惯性轴的方法，根据转动惯量的任意轴定理，将弹头主惯性轴的测量最终转化为对转动惯量的测量。研制了基于气浮转台的大型弹头转动惯量和惯性积测量系统，系统采用可展开式测量臂结构，实现了一次装卡完成弹头的三轴转动惯量和惯性积测量，从而有效降低了多次安装带来的定位误差，并对影响转动惯量测量精度的各项误差因素进行了定量分析。针对扭杆刚度随温度变化时对测量结果影响较大问题，本文提出了一种扭杆刚度温度补偿数学模型，并通过实验的方法验证了模型的正确性。　　本文分析了目前国内外常用的光电计时法测量周期所存在的问题，并提出了一种基于谱峰搜索的自振频率估计算法，利用FFT加局部峰搜索的方法，实现了扭摆周期的精确测量与计算。在详细分析了阻尼比对扭摆周期影响的基础上，提出了一种基于时移特性的阻尼比计算方法，通过对系统阻尼比实时计算，从而实现了对转动惯量测量的实时修正处理。　　其次，本文在分析截面圆法和基于特征参数的二次曲面的重构法在计算形心轴线时所存在问题的基础上，提出了一种基于曲面一般方程的锥面重构算法，根据测得的离散点坐标，运用改进 Jacobi正交变换，实现了锥面重构，通过对锥面方程特征参数的提取，获得所求的锥面形心轴线方程，并通过实验验证了算法的可行性和正确性。针对目前国内大型导弹弹头形心轴线测试设备匮乏情况，结合弹头形心轴线测量的实际需求，研制了弹头形心轴线及型面点坐标测试设备，同时，详细分析了影响测量系统精度指标的误差因素，并采取了相应的修正补偿措施，使系统达到了较高的测量精确度。　　最后，利用所研制成功的两套测量系统，对大型导弹弹头样件的形心轴线、转动惯量和惯性积进行了测量实验，结果表明，本文提出的算法是正确可行的，两套测量系统均能满足目前国内大型导弹弹头参数测量的需要。