本发明公开了一种便携式、多光谱、大口径目标模拟器均匀性测试装置，包括：大口径目标模拟器、多维电控精密旋转平台、探测器组以及带有测量单元的计算机控制与处理系统；多维电控精密旋转平台带动探测器组进行周向和径向移动，对大口径目标模拟器各个位置的输出光束进行探测；计算机控制与处理系统控制探测器组在多维电控精密旋转平台上转动，探测器组将探测到的大口径目标模拟器光束信号传送至计算机控制与处理系统，计算机控制与处理系统对接收到的信号进行处理计算，得出大口径目标模拟器均匀性测量结果。本发明可以实现各种类型大口径目标模拟器、多光谱均匀性测试，操作简单，准确性高，通用性强。