基于离散绕组的磁场式时栅位移传感器及误差特性

针对高精度位移传感器难以加工的难题，提出一种基于离散绕组的磁场式时栅位移传感器。通过设计离散激励绕组排布方式与感应绕组的形状控制感应位移信号的变化规律，通过组合测量方式实现精密位移测量。通过理论建模、仿真分析与实验验证揭示了激励信号误差和安装偏差对传感器测量精度的影响规律。实验结果表明：两路激励信号的幅值不等和安装偏差都会在对极内测量精度中直接引入直流分量误差和2次谐波误差，其中2次谐波误差是误差的主要成分。安装偏差越大，2次谐波误差越大，动尺沿Z轴偏摆姿态对测量精度的影响最大，沿Y轴翻转姿态引入的误差次之，沿X轴俯仰姿态引入的误差最小。误差修正后传感器在144 mm的测量范围内，测量误差峰峰值为4.5μm，分辨力为0.15μm。通过毫米级尺寸的激励和感应绕组实现微米级精度测量，可显著降低传感器的制造难度，具有重要的工程应用价值。