大口径光学元件的加工和检测技术是当今国内外研究的难点和热点。在采用常规的测量方式时，随着口径的增大，在考虑成本的前提下提高测量精度是非常困难的。而采用小口径仪器去测量大口径光学元件能更好的解决提高测量精度与降低设备成本之间的矛盾，为光学元件的检测提供一种新方法　　 目前干涉仪已应用于拼接检测领域，但这种方法存在实验条件苛刻，对大气湍流、温度、振动、噪声敏感；每次移动后需要重新调整装置，检测效率低等局限性。　　 本文提出了一种利用小口径哈特曼-夏克波前传感器检测大口径光学系统或元件的波面拼接检测方法。此方法克服了沿垂直待测面方向的平移误差的原理误差，而此项误差是干涉仪拼接检测中的主要误差来源。文章还通过理论分析忽略了离焦误差项，从而提高拼接精度且降低了拼接参数求解计算复杂度。建立了全局优化拼接模式的数学模型，并进行了仿真。　　 同时，本文设计了基于哈特曼-夏克的波面拼接检测系统，搭建平台进行实验验证，采用一有效口径φ37.5mm的哈特曼-夏克波前传感器对一平面反射镜面φ60mm的区域进行测试，将拼接波面与利用干涉仪直接测量的全孔径波面对比，其波面残差RMS值为0.04λrms，波面拼接精度优于λ/40 rms。结果表明，全局优化拼接检测方案能够用于大口径光学表面的检测。