随着国家科学技术的发展,对制造业提出了更高的要求,在装备加工过程中离不开高精密检测设备,精密测量仪器作为先进制造与智能制造中精密测量的关键部件,其检测精度直接决定了机械制造水平的高低。嵌入式时栅角位移传感器是一种基于时栅技术将被测旋转机械作为传感器中的一部分而设计的新型传感器。前期对嵌入式时栅的传感机理进行了研究,但在实际应用过程中传感器结构的优化设计与传感器测量精度的提升仍然是传感器研究的关键问题。基于此,本文开展了嵌入式时栅角位移传感器误差溯源与标定方法研究。本文的主要研究内容如下:1)基于时空转换理论,针对时栅传感机理,明确嵌入式时栅角位移传感器测量的关键问题是构建匀速运动的时空转换坐标系。基于此,以时间正交的激励信号和空间正交的机械结构,构建匀速旋转的磁场,形成匀速运动的时空转换坐标系。2)为明确嵌入式时栅角位移传感器误差规律,对传感器误差进行了溯源研究,从传感器信号产生机理和传感器机械结构出发,分别对电气误差与安装误差进行了溯源分析。建立了电气误差下由零位误差、正交误差和直流分量误差等原因引起的测量误差溯源模型,确定了电气误差对测量结果的影响规律;建立了安装误差下安装气隙变化、测量头径向安装和轴向安装引起的测量误差溯源模型,确定了安装误差对测量结果的影响规律。实现了嵌入式时栅角位移传感器电气误差和安装误差的溯源。3)针对嵌入式时栅角位移传感器短周期误差标定问题,提出了超限学习机（ELM）的标定方法,并与傅里叶逼近方法进行了对比研究。为提高传感器的整体测量精度,结合傅里叶逼近法、自适应均方差阀值法、超限学习机与粒子群优化算法（PSO）,提出了误差分步标定模型,对测量的系统误差、粗大误差和随机误差进行分步补偿,最终实现了传感器的高精度标定。4)搭建实验平台,对误差溯源模型和标定模型进行了实验研究。误差溯源实验结果表明,电气误差主要引起短周期一次误差、短周期二次误差和常值误差;安装误差主要引起短周期一次误差、短周期二次误差和长周期一次误差。误差标定实验结果表明,经超限学习机标定后,传感器短周期误差达到了4.0",与傅里叶逼近法相比超限学习机法对短周期误差标定更为有效;经分步标定后,传感器测量最终精度达到了0.9",该方法对实现嵌入式时栅传感器的高精度测量具有重要的应用价值。综上所述,本文在延续课题组前期时栅传感器的研究基础上,开展了嵌入式时栅传感误差溯源与标定方法研究,对传感器电气与安装误差进行了溯源分析,同时进行了傅里叶逼近、超限学习机和分步标定方法研究,并进行了实验验证。理论分析与实验结果表明,嵌入式时栅角位移传感器误差溯源与标定研究,对优化传感器结构提升测量精度具有重要的现实意义。