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根据误差分离技术（EST）的基本原理，在超精密加工技术的发展对误差分离技术所提出的新要求基础上，采用时域双测头误差分离法测量导轨直线度误差，定量分析了传感器及安装引起的误差，测量方法引起的误差和测量环境对结果的影响，并进行实验分析。研究结果表明，采用双测头法测量直线度误差的方法实用可靠，计算简单，数据处理时间短，对于大型机床的测量能够满足测量精度的要求，为数控机床空间曲面加工的在线测量、误差补偿提供依据。