随着工业技术的发展,实现对轴转动角加速度的精准测量在机械动力设备的研制中起着越来越重要的作用。由于转轴的转动过程是一个高速旋转的过程,如何对转轴的角加速度实现非接触式的高精度测量,是角加速度测量过程中要解决的重要问题。根据动态扭矩校准的要求,本文对频率为10Hz的正弦变化的角加速度进行测量,测量不确定度要求达到0.5rad/s~2。为了实现对转轴角加速度的高精度测量,本文从角加速度的定义出发,提出了轴系双光栅和多路传感器的角度测量和补偿方案,通过测量角位移来求解角加速度,并对测量的角加速度进行不确定度分析。在测角环节,本文从测角误差产生原理入手,分析了因轴径向晃动和轴倾斜对测角造成误差的原理,提出了基于双读数头和多路传感器的测量方案。根据提出的测量方案,设计了动态角度测量系统,实现对光栅测得角位移和多路传感器测得的轴偏补偿量的同步采集,基于设计的STM32+FPGA双核处理器板卡和CPLD光栅数据采集卡,实现系统的下位机采集过程。在上位机,使用Visual Studio 2015软件,用C#语言进行控制界面设计。获取实验数据后,对测角数据进行傅立叶频谱分析并建立数学模型。采用非线性最小二乘优化算法对角位移各个频率分量进行曲线拟合,求取角位移和角加速度表达式,最后对角加速度进行测量不确定度分析和指标验证。