本发明属于精密定位夹具技术领域，尤其涉及一种用于精密测量的胀紧式芯轴、径向标定装置及径向标定方法，胀紧式芯轴包括：芯轴拉杆和套设在芯轴拉杆外侧的内胀卡套，内胀卡套对应拉杆调节结构部位设有卡套调节结构，对应胀紧调节结构部位设有中空分瓣结构，卡套调节结构通过轴向调节组件与拉杆调节结构相连。径向标定装置包括：与薄壁圆筒的中心轴相重合的固定圈和通过支承结构安装在固定圈上的直进式微分头，直进式微分头的测量杆通过专用夹头连接胀紧式芯轴，通过胀紧式芯轴将薄壁圆筒的内壁胀紧。本胀紧式芯轴能够调整自身体积，消除装配间隙，且能够适应工件长度变化，提高测试精度；本装置能够提高测试精度、效率以及操作便利性。