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针对大直径超长管件内径圆柱度误差测量与评定这一计量领域的研究难点，提出了基于高精度光电传感器的误差分离思想，给出测量系统的总体结构设计和具体的测量评定过程，并对测量过程中的误差因素做了详细分析。通过光电传感器直接测量导轨直线度误差和测头运动误差的方法，建立误差分离与补偿的数学模型，并最终给出大直径超长管件内径圆柱度评定模型，仿真结果验证了模型的正确性。