气动测量具有非线性、高灵敏度、高精度且不受工件材料和形状等因素的影响,因而在工业生产中得到普遍应用和不断发展。但是传统的背压式气动量仪精度高(可以达到1μm以内),量程较小(一般0.05mm～0.2mm)制约了应用范围,而反射式气动传感器量程一般为1～4mm,精度比较低为+0.2mm。本设计主要针对于薄类零件厚度的在线测量,它由反射式气动测量和电涡流测量组成测头完成测量厚度目的。反射式气动测量是测测头到被测物上表面距离,电涡流测量是测测头到支撑被测物的金属面的距离,即被测物下表面到测头距离。两种测量都是非接触测量、比较测量,两测量值之差就是被测件厚度尺寸。(1)根据反射式气动传感器流场结构,通过有限元软件COMSOL建立流场的有限元模型,添加约束条件,改变流场模型结构参数仿真得到压力分布图,分析每个结构参数的测量曲线图得到结构参数最优数值。并通过实验验证仿真结果的正确性。(2)使用优化结构参数的反射式气动传感器结合电涡流探头线圈设计测头结构,测头精密移动结构和滚轮、支架的设计。组合机械零件成完整测量结构,对使用到的光栅传感器、压力变送器、电涡流探头参数的选型。(3)分析测量中产生的误差,并讨论产生误差的原因和减小误差的方法。通过误差补偿和实验结果得到,所研制测量仪静态精度达0.015mm,分辨力1μm,量程为0.5-5mm,达到大量程、高精度测量目的。本文对反射式气动传感器仿真研究,利用电脑仿真软件对流场建模分析优化反射式气动传感器结构,通过实验验证了仿真优化的正确性,为设计流体传感器提供了研究方法。本设计测量系统测量薄类非金属材料厚度有比较好的实际应用价值,为在线测量系统设计提供了设计方法和思路。