仪器仪表学报

作者：杨继森，易靖松，秦小东，曹峻杰，张静

单位：杨继森,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,yangjs@cqut.edu.cn,易靖松,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,,秦小东,重庆铁马工业集团有限公司重庆400050,,曹峻杰,重庆理工大学机械工程学院重庆400054,,张静,重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054,

关键词：直线位移传感器;绝对位移测量;对极数互质;同频调制

基金：国家自然科学基金项目(52175454)、重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2023NSCQ-MSX0382)、重庆市教委科学技术研究计划重点项目(KJZD-K202301106)资助

针对精密制造、航空航天工业及军事应用等领域对精密直线绝对位移测量的需求，提出了一种二次耦合的绝对式直线时栅位移传感器，其定尺采用离散分布式无源设计,避免了传统设计中定尺线圈层间连接过孔带来的分布电感与分布电容，提高了感应磁场的连续性与均匀性；激励信号与感应信号的处理集中于动尺侧，只需在动尺侧布置引线，磁场的耦合限制在激励线圈范围内，从而有效抑制传感器定尺上未被基体覆盖的线圈与环境中各种电磁波耦合带来的高次谐波干扰，同时拓宽了传感器的应用领域。首先，建立平面瞬态磁场耦合模型，构建双列绝对式传感器测量模型及其传感机理，采用对极数互质的绝对位移解算方案,扩大了绝对位移测量中误差允许范围，提高了绝对位移解算的准确性；并提出了一种同频调制的信号解耦方法，通过优化信号处理机制,在实现传感器高信噪比的同时,显著降低传感器对ADC采样率的要求，解决了ADC采样率与分辨率之间的矛盾；通过电磁场有限元仿真，对传感器进行了理论验证和误差分析，确定了传感器优化安装间隙为0.5mm。最后，采用PCB工艺制作传感器样机并开展相关实验研究，实验结果表明，传感器在203mm的有效测量范围内能够实现绝对位移测量，其原始测量误差为-12.62~+3.23μm。

来源：2025年第9期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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