测量技术是人们认知世界的重要手段,位移测量是现代工业测量技术中最基本的,同时也是应用最广泛的,从目测到简单测量再到精密测量,人类对位移传感器的测量要求也越来越高。由于绝对式测量方式的信息可直接读取性、高效生产率、带断电保护功能等优势,其应用场合愈加广泛,是位移测量发展的一个重要趋势,也是目前时栅研究团队的重点研究方向之一。就目前时栅的绝对式测量手段,无论是“粗机”+“精机”还是“精机”+“精机”的组合测量方案,均存在明显局限性:组合测量的方案需要建立两套独立的传感和测量单元,使得传感器体积过大,且难以保证两套传感单元不会相互影响。目前时栅传感单元的构建多是基于磁场耦合的方式,往往需要设计特殊的传感器结构来满足多传感单元的设计,而忽略了通过时栅自身电参量来构建或精简传感单元的可能性,鲜有关于该方向的研究。鉴于此,本文在利用时栅本身电参量(电感变化)来构建传感单元的思路上,进行了可实现绝对式角位移测量的电感式时栅角位移传感器研究工作。本文主要研究内容如下:(1)阐述了时空坐标转换思想和行波合成方法,研究变磁阻式传感器的原理,结合阻抗电桥,构建了电感式时栅角位移传感器理论模型;(2)利用有限元仿真软件,构建电感式时栅角位移传感器的仿真模型,对两种不同结构的模型进行了仿真,分析并提出了两种线圈的设计方法。根据仿真结果设计了45极对的Ⅰ型电感式时栅角位移传感器样机,以及作为其衍生系列运用PCB(Printed Circuit Board)技术的Ⅱ型传感器样机。(3)根据传感器电感量变化与气隙的关系,设计了电感式时栅角位移传感器专用的电桥调理电路及后续的信号处理电路,将电感量变化转换为可以读取的位置信息。(4)搭建实验平台,对设计的传感器进行原理性实验和精度实验。实验结果表明,在整周测量范围内Ⅰ型传感器的误差范围为-30″~40″,Ⅱ型传感器的误差范围为-10″~10″。综上所述,本文通过分析时栅自身电感的变化过程,结合阻抗电桥,提出了新的行波形成方案。基于该方案设计了电感式时栅角位移传感器的传感器结构,可有效减少绕组的数量,避免同齿多绕组之间形成的寄生电容对测量的影响。开展了仿真验证与实验研究,验证了传感器原理的正确性以及可行性。本文为时栅的研究开辟了新的思路,对其绝对式测量和电参量传感等研究方向具有重要的理论和现实意义。