精密位移传感器是高精尖仪器设备的关键功能部件,是衡量一个国家先进制造发展水平的重要标志。目前,以绝对式光栅为代表的绝对式位移传感器在高端制造领域占主导地位,其关键核心技术均掌握在少数西方发达国家手上,并对其他国家进行技术封锁。我国的光栅研究总体上跟着国外走,由于缺乏原创核心技术,高精度绝对式光栅基本依赖进口,并且,绝对式光栅要实现大量程、高精度和高分辨率的测量,需要进行复杂的编码和严苛的光刻加工。针对上述问题,本文在时栅原创测量技术的基础上,采用“精机+精机”的多尺度组合测量技术,开展了基于磁电结合的多场耦合差极结构的绝对式时栅位移传感器研究,本文的主要研究内容和成果如下:（1）根据基本的电磁理论和差动电容电路原理,分别建立了磁场式与电场式时栅位移传感器的测量理论模型。在此基础上,结合磁、电两种场式时栅的结构,采用“精机定位+精机测量”的多尺度组合测量技术,构建了差极结构的绝对式时栅位移传感器的数学模型和几何模型,并对绝对位移信号进行了解耦分析。（2）根据行波信号的产生机理,分别从激励信号幅值不相等、空间相位非正交、非线性误差的误差源出发,建立了传感器磁场区域与电场区域对极内测量误差理论模型,并针对不同误差源引入的误差谐波成分进行了分析。（3）建立了传感器磁场区域的3D仿真模型,利用有限元方法分别对传感器磁场区域对极内不同气隙高度、水平安装偏转角度、不同平面倾斜角度进行了仿真。通过分析仿真结果得到对极内相应的仿真误差及误差谐波成分,为后续传感器的实验验证工作提供了分析依据,同时建立了本文优化前后绝对式时栅位移传感器测量模型。（4）利用PCB技术对有屏蔽带和无屏蔽带两种传感器样机进行了制作,并设计了一套适用于精密位移测量的电气系统,最后开展了绝对式时栅位移传感器的实验验证工作。实验结果表明:优化前后传感器磁场区域和电场区域的测量误差谐波成分主要包含四次谐波、二次谐波和六次谐波;优化后的绝对式时栅位移传感器在整量程30mm范围内,修正后的精机测量误差为-34.6μm～45.6μm,精机定位误差为-73.7μm～81.7μm。本文研制的绝对式时栅位移传感器结构简单、成本低,可应用于复杂机电系统精密绝对位移反馈,具有重要的工程应用价值。