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时栅位移传感器属于高精度位移传感器,其通过对时间的测量完成空间测量进而测得位移量。寄生式时栅属于时栅位移传感器,其是为解决大、中、空、油污、噪声、震动等极端环境和特殊工况下的位移测量问题,但传统的寄生时栅位移传感器依靠人工绕线方式作为传感元件,它的传输效率相对较低、一致性较差、易被人为的因素干扰,并对寄生式时栅位移传感器的测量精度产生影响。磁敏元件作为一种电磁感应元件能跟随磁场的变化作为电信号输出,并且已经应用于一些测量领域,例如:磁读数头、地磁场检测等。且磁敏元件相对于绕制线圈具有小体积、灵敏度较高、抗干扰能力较强、功耗低等优点。基于以上原因,研究磁敏元件作为传感元件的寄生式时栅位移传感器。其主要研究工作如下:(1)分析磁敏元件的输入输出特性,结合时栅位移传感器的测量原理,理论推导出建立在磁敏元件基础上的寄生式时栅的测量原理。并通过对霍尔元件、AMR元件、GMR元件及其TMR元件的输入与输出的特性进行研究比较,对每一种磁敏元件做出实验验证。从理论和实验得出基于TMR元件的TMR芯片能够满足寄生式时栅的测量。(2)影响磁敏元件输出的因素主要有磁钢(大小、形状、材料)、磁钢与磁敏元件的间隙、磁敏元件与被测对象的气隙,通过电磁场仿真软件(ANSOFT Maxwell)分别对其相应的参数进行仿真分析。根据仿真分析的结果,确定传感器的结构参数。根据电磁场仿真及寄生式时栅测量原理设计两相空间正交的TMR芯片圆弧工装并确定安装芯片位置,完成传感器的结构设计。(3)根据寄生式时栅的测量原理与应用要求,采用集成度高、功能强大的STM32F407作为其控制芯片,并进行相应的硬件电路与程序软件设计。(4)根据测量原理搭建实验平台,采用更高精度的海德汉光栅对其进行精度检定实验,可知原始误差峰峰值为140″。从误差分析可知其主要由机械和电气误差组成,采用误差修正技术对其进行修正,误差峰峰值达到8″。综上所述,本文通过分析绕制线圈作为传感元件的优缺点,提出了基于磁敏元件代替绕制线圈的测量方法;给出了基于磁敏元件的寄生式时栅位移传感器的测量原理,设计了传感器结构,并研制出了传感器样机;实验表明,磁敏元件作为传感元件能够实现高精度位移测量。因此,本文的研究对于寄生式时栅位移传感器解决大、中、空等特殊条件下的位移测量提供了新的研究方向。