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针对回转体曲面组合结构件的多维运动轨迹的监测难题，本文提出了一种利用新型的反射式光纤位移传感探头实现非接触式、嵌入式在线检测方法。文中提出了利用全多模光纤组成反射式传感探头的结构设计，介绍了检测系统的组成方案，以及如何通过一根光纤探头获取回转体曲面组合结构件的三轴向平移和绕X、Y 二轴向摆动角的方法，并针对对称结构的回转体绕Z 轴旋转的角度和方向的检测难题，提出了解决方案，介绍了检测策略和测点布局等。通过实验验证以及前人的研究成果，可以判定本文提出的测量策略是可行的，可为解决此工程应用难题提供一条新的思路，对其他需要嵌入式非接触测量物体转动姿态的领域也具有一定的参考价值。