仪器仪表学报

作者：杨继森，秦小东，桂 强，徐 杰，刘家红

单位：杨继森,1. 重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心,,秦小东,1. 重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心,,桂 强,1. 重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心,,徐 杰,2. 重庆铁马工业集团有限公司,,刘家红,2. 重庆铁马工业集团有限公司,

关键词：角位移传感器;绝对式;二次调制;同步测量

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)、重庆理工大学研究生创新项目(gzlcx20242017)资助

为了在不增加传感器尺寸的前提下,提高传感器的分辨力和测量精度,并实现绝对角位移测量,以满足空间受限的工业场合应用需求,故提出了一种基于二次调制双通道同步的高分辨力绝对式时栅角位移传感器设计方案。该传感器主要由定尺、动尺和驱动电路板组成,定尺上设置有精机码道的两路激励线圈、粗机码道的两路感应线圈、电磁耦合线圈的次级,动尺上设置有精机码道的两路感应线圈、粗机码道的两路激励线圈、电磁耦合线圈的初级,驱动电路板上设置有一组驱动信号发生电路、两组感应信号处理电路、FPGA核心电路。将动尺上精机码道的两路感应线圈与粗机码道的两路激励线圈串联在一起实现二次调制,当传感器精机码道的激励线圈上电工作时,精机码道的两路感应线圈上所感应的两路角位移电信号被调制到粗机码道上,从而实现了粗机码道与精机码道分辨力相加的目的,以此提升传感器的分辨力。同时将一路精机感应信号通过电磁耦合线圈回传到定尺端作为整周定位信号。通过FPGA同步解算这两路信号,实现绝对角位移测量。采用PCB工艺制作了外径为140mm的传感器样机。实验结果表明,该传感器只需要一组驱动电路就能够实现绝对角位移测量,且分辨力从0.38″提升到0.2″,提高了47%,原始测量误差范围从±34.14″降低到±16.06″,降低了53%。

来源：2025年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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