随着时代的前进、科技的高速发展,科技革命也顺应时代趋势从而兴起。科技的进步是衡量国家的综合实力最为突出的元素。科技的发展与人民的辛福生活相辅相成。精密位移测量技术的发展与科技发展息息相关。随着科技的发展对精密测量的需求日益增加,已经不再是一维测量的需求而是更高维度测量需求,如二维测量、三维测量甚至多维测量。在微机电系统、精密制造、机器人工程等众多领域对二维位移测量的精度都有一定的要求。至今,各领域测量二维位移方式主要有三种:二维平面微位移测量、二维电容测量和二维光栅测量。时栅位移传感器利用时间测量空间,具有媲美光栅的精度,抗干扰能力强,制造成本低。目前已开始逐步广泛应用于一维位移测量,在二维位移测量领域也有涉及。为使二维时栅测量技术上更进一步,课题组提出了平面驻波磁场式和双正交行波磁场式两种二维时栅。本文对平面驻波磁场式二维时栅误差分析溯源及结构优化两方面开展研究。主要研究内容如下:1)对平面驻波磁场式二维时栅的测量原理进行了理论研究。对平面驻波磁场的构建与感应信号的产生机理进行了理论分析和推导。2)对平面驻波磁场式二维时栅结构引入的误差进行了详细分析,包括平面驻波磁场构建以及感应电信号等过程引入的误差进行了仿真分析。通过二维傅里叶分解得到磁场强度和感应信号的谐波分量,结合位移解算方法确定了传感器结构误差的大小。3)根据平面驻波磁场式二维时栅输出信号的特点,分析了位移解算方法引入的误差。对传感器标准输出信号进行构建,带入位移解算方法中求得两个方向的位移。再与理论的位移进行求差运算即可得到解算方法引入的误差。4)分析了传感器动阵面的各个安装姿态下所引入的安装误差。对各种可能出现的安装状态下的感应信号进行模拟与位移求解,对数据做相应处理得到不同安装状态下测量精度的变化规律以及引入附加误差的大小。5)根据对传感器误差的分析,对主要误差进行溯源并提出误差抑制方法。以此对传感器结构进行了优化。通过数值仿真和电磁场仿真验证了误差抑制方法的正确性。6)加工传感器实物并搭建了实验平台,进行了实验研究。实验测得平面驻波磁场式二维时栅稳定性为±2μm。根据精度测试方法完成了动阵面沿三个特殊方向移动的精度实验且得到各方向上的原始误差,并对误差进行了分析。实验误差分析结果与误差抑制方法及数值仿真和电磁场仿真结果具有一致性,验证误差分析的正确性。通过优化前后传感器的测量精度对比表明了误差抑制方法有效。研究结果表明,通过误差分析、误差抑制方法及结构优化等研究和对比试验结果得知传感器测量误差有所减少。本课题的研究为高精度二维时栅的发展提供了理论指导和实验依据。