热膨胀在生产生活中是一种很常见的现象，是研究物质热物理重要的一部分。对工业加工和航天航空等领域来说，都需要考虑物质的热膨胀现象。物体受热变形会影响相关生产和工程设计中材料的选取等方面，所以对物体的高温物相微小变化的研究有着重要的意义。　　为了得到非金属在高温环境下的物相变化，本论文设计了一种非金属材料受热膨胀的测量方法，来掌握其在高温下的热膨胀规律特性。在总结现有成果的基础上，提出了 CCD成像法测量的非接触式检测方案，可实现对高温下非金属材料的微小形变的高精度测量，对材料温度变化和微小形变的线性关系进行分析。本论文选用线阵CCD为测量元件，使用FPGA对其进行时序驱动和对测量系统各个模块的控制，最后通过 USB对上位机进行通信，并给出了各个部分电路设计和程序流程设计。　　本测量系统的研究涵盖了光学、电子学、光电传感器技术等多学科技术。通过对非金属高温下微小形变测量的实验结果可以证明此系统设计合理，能够达到测量要求。