火炮身管作为炮身的主体,其作用是赋予弹丸一定的初速度和飞行方向。实践证明以径向磨损量为变量因子的模型可以准确地预测出火炮身管的剩余寿命。通过对火炮身管内径的测量可以获得火炮身管的径向磨损量,进而预测出火炮身管的寿命。传统的接触式火炮身管内径测量技术还存在一定的缺陷,尤其随着非接触测量技术如激光三角法,电涡流法,激光干涉法等技术的发展,火炮身管内径测量技术还有待提高。本文针对接触式测量对身管内表面造成损伤和单点测量误差大等问题,基于色散共聚焦技术,研究了火炮身管内径的非接触式测量系统,主要研究内容如下:1)通过对火炮身管内径测量的国内外研究现状进行调研,分析对比近年来的火炮身管内径测量技术,总结当前火炮身管内径测量的发展趋势。提出基于色散共聚焦技术的非接触式身管内径测量方案,建立了火炮身管内径测量的数学模型,运用模型简化身管内径测量原理,将测量得到的数据转化为测量点坐标并通过数据圆拟合求出被测身管半径。2)基于色散共聚焦身管内径测量原理和数据处理方案,对测量装置的机械结构和硬件电路进行分析设计,并阐述了数据获取的过程。通过将传感器轴向安装,来解决传感器较长无法垂直内表面测量身管径向的问题。并且通过45°折转光路与丝杠传动的结合,成功将小量程的色散共聚焦技术运用于105 mm~155 mm口径的身管内径测量。3)通过系统地分析传感器、全反射棱镜的安装误差和测量坐标系与绝对坐标系的位置误差等影响测量结果的主要因素,采用内径环规对相应的系统误差进行误差校准,并且通过仿真验证校准方案的有效性。4)对测量系统进行校准实验,模拟155 mm口径的火炮身管对所设计的非接触式火炮身管内径测量系统进行内径测量实验,结果显示其测量绝对误差优于±5μm。本文将色散共聚焦传感器用于大口径火炮的内径测量,有利于火炮身管内径测量技术的发展,对火炮身管及各类管道内径的非接触高精度测量有一定的参考价值。