仪器仪表学报

作者：杨继森，庹万章，张 静，冯济琴，卢 渝

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,2. 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术 教育部重点实验室,3. 重庆理工大学 时栅传感及先进检测技术重点市重点实验室,,庹万章,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, 3. 重庆理工大学 时栅传感及先进检测技术重点市重点实验室,,张 静,4. 重庆理工大学电气与电子工程学院,,冯济琴,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, 3. 重庆理工大学 时栅传感及先进检测技术重点市重点实验室,,卢 渝,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, 3. 重庆理工大学 时栅传感及先进检测技术重点市重点实验室,

关键词：二维位移传感器;平面二维位移测量;多频磁场耦合

基金：国家自然科学基金(52175454)、重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2023NSCQ-MSX0382,cstc2021jcyj-msxmX0512)、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教育高质量发展行动计划资助成果(gzlcx20232136)资助

针对目前光刻机、超精密数控机床等高端超精密装备对于精准平面定位的要求,提出了一种基于多频磁场耦合的平面二维位移传感器。传感器组成为定尺和动尺,其中定尺由导磁基体和X、Y方向励磁线圈构成,动尺由导磁基体和X、Y方向感应线圈构成。通过对X、Y方向励磁线圈通入正余弦励磁信号,在定尺上构建出多频磁场耦合的二维均匀磁场阵列,动尺感应出带有位移信息的电信号,经过理论推导和电磁仿真验证了多频磁场直接解耦差动结构和幅值调制解算方法的可行性,并对仿真误差进行分析,并优化了传感器结构。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150mm×150mm的测量范围可对二维位移进行精确测量,其中X方向测量精度为±33.08μm,Y方向测量精度为±36.95μm,优化后的传感器样机X、Y方向原始对极内位移误差峰峰值在原有基础上降低了49.1%和50.7%。

来源：2024年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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