近年来，三坐标测量机正在迅速发展。测头作为三坐标测量机的基本部件之一，与测量机的功能、工作效率、精度密切相关。光学非接触测头具有测量精度高，没有测量力，没有摩擦，测量速度与采样频率高等特点，是目前研究比较活跃的领域。本文中所讲到的共焦测头就是光学非接触测头的一种。本文在研究了共焦法测量传感器及其测量系统的基础上，提出了一种通过测量连续两个峰值信号的时间差来计算被测表面位置的方法。这种测头舍弃了参考信号，简化了系统结构，降低了成本，实用性更强。

航天器推进剂在轨剩余量测量一直是航天器在轨管理所面临的一个难题.提出采用超声波流量计测量推进剂在轨剩余量的方法,并给出了超声波流量计的设计方案.设计的新型超声波流量计结构,通过改变超声换能器的安装方式,从而延长了超声波传播路径,减少了传播过程中超声波的衰减.通过以单片机和FPGA为主控制器、以高精度时间测量芯片作为数据采集模块的流量计软硬件系统实现了超声波流量计对液体流量的高精度测量.通过恒速测试、交变流速测试和总量测试表明,该系统测量精度达到了0.5%,可满足目前航天器推进系统推进剂剩余量的在轨测量要求.