高精度位移测量在科学研究、生产制造等多领域中都有着相当重要的作用。随着科学技术的发展,各领域对于高精度测量,尤其是多维度的高精度测量的需求日益增加。传统的多维度位移测量常采用多组一维位移传感器进行组装,这种方式常常难以避免组合装夹定位引入的安装误差,且生产维护成本高、结构复杂。研究专门针对多维度位移测量的高精度、低成本、结构简单的多维度位移测量仪器具有重要理论与实际应用意义。本课题在传统一维时栅位移传感器的基础之上开展多维位移传感器研究,以平面二维时栅位移传感器结构设计为研究对象,对原双层激励线圈结构的二维时栅位移传感器进行结构优化的相关研究,主要研究内容如下:(1)对原二维时栅位移传感器结构进行分析。结合法拉第电磁感应定律与磁场式时栅位移传感器原理,对原有双层激励线圈结构的二维时栅位移传感器进行分析,为后续结构的优化设计提供理论支撑与应用指导。(2)双列式平面二维时栅位移传感器结构设计。针对双层激励线圈二维时栅位移传感器在结构上的不足,设计出了一种新的双列式结构,解决了原结构中信号强度不同以及磁场叠加干扰的问题。(3)结构参数优化。结合相关电磁学理论和磁场式时栅位移传感器原理,对双列式结构中的各项参数进行选择与优化,在结构设计上降低对测量信号的影响。(4)仿真实验。对双列式平面二维时栅位移传感器结构优化设计,通过软件ANSYS进行了各方向位移测量仿真,并使用快速傅里叶变换算法对仿真信号进行处理,计算误差成分。同时模拟实际情况可能出现的感应线圈倾角问题进行了仿真,验证了双列式平面二维时栅位移传感器结构在二维位移测量上的可行性,在结构上具备检测感应线圈倾角的能力。(5)实际实验。搭建双列式平面二维时栅位移传感器测试实验台,通过信号测试、稳定性测试、精度测试以检验测量系统的稳定性,进一步检验双列式平面二维时栅位移传感器结构优化设计在二维位移测量上的有效性。同时分析误差来源为后续误差修正与补偿提供技术支撑。(6)总结了本课题的研究,并对后续研究方向和内容进行了讨论。