本论文所研究的课题来源于国防军工计量“十五”计划重点项目：球径球度高准确度测量技术研究。主要进行球面气动测量系统的原理研究、气路及系统机构的设计。作者参阅了国内外相关文献，进行了大量地试验研究工作，完成了系统硬件的设计与研究。通过理论与实际相结合，深入研究了微喷嘴高压差压式球径球度气动测量系统。使该系统工作在工作气压为0.4MPa，主喷嘴孔径φ0.4mm，测量喷嘴孔径φ0.4mm的情况下，达到测量的线性范围为82um，灵敏度为42.9mv／um，测量的分辨率为0.1um，球径测量不确定度：(0.5+D／100)um，球度测量不确定度：(0.4+D／200)um，其中D为被测工件的直径(mm)，可以准确、稳定、快速的实现对制造公差小于30um的φ6～φ100mm的球形构件的球径及球度参数评定。该系统通过计算机进行自动数据采集、自动数据处理和线形量程的辨认、误差分析来完成球面测量。此外，本论文重点分析了空气压缩机压力波动对气动测量气源质量影响的主要因素，建立了气动测量气源气路的数学模型，介绍了在气源稳定性设计中利用气阻和气容组成的节流通室，共同构成低通滤波气路，通过误差分析，提出了气压波动对气源质量影响的消除方法，设计并建立了稳定的气动测量气源，从而达到了高精度气动测量对气源质量的要求。并对φ6～φ100mm公差为30um的球面测量方式方法进行了深入研究，对高精度微喷嘴形式气动测量系统应用范围的扩展进行了有益的尝试，为工业现场高精度在线检测的研究和应用提供了理论与实践的基础。