高端数控机床多采用大功率、大推力、响应快的永磁同步直线电机作为直线运动的动力来源。直线电机可以将电能直接转换成机械运动,在机床传动系统中与光栅等高精度位移传感器可以实现闭环控制从而保证加工进给、运动的准确性。外置高精度传感器会使得整个系统结构变的复杂且臃肿,并且直线电机和传感器的加工制造没有相关性。新兴的无传感器位置检测法存在检测精度较低、实现较复杂等缺点。针对当前机电系统越来越复杂,而位置反馈控制技术又难以与之有效集成等问题。基于具有自主知识产权的时栅位置传感技术“时间测量空间”的思想,在国家自然科学基金面上项目和重庆市教委科学技术研究重点项目的支持下,本课题研究了基于磁场耦合的直线电机位置检测新技术。本篇文章主要研究工作如下:1、根据永磁同步直线电机永磁体排布可知其磁场分布具有规律性,研究采用多磁场传感器结合时栅传感技术通过检测含有动子位置信息的永磁磁场,以多路驻波合成行波的方式构建出永磁同步直线电机位置传感与机械结构间的关系。2、确定测量系统中关键元器件并对永磁磁场进行仿真,采用单激励信号和双激励信号驱动多传感器建立测量模型,通过理论公式推导验证原理正确性,根据仿真结果分析磁场耦合参数。3、研究分析了幅值和空间位置不正交产生的测量误差传递机理,分析了检测系统中从信号产生到信号处理全过程中可能产生误差的因素;为提高检测精度提出了空间平移多传感器误差修正法。采用傅里叶级数修正算法修正误差数据。4、根据磁场耦合直线电机位置检测原理设计出测量系统所需要的软硬件。设计了固定传感器PCB板的机械结构、激励电路与FPGA最小系统电路、传感器外围电路和行波信号预处理电路、激励芯片驱动程序、信号处理系统程序和傅氏级数谐波修正算法程序。5、搭建实验平台根据精度实验结果可知:双激励检测方案的稳定性最好;单激励检测方案的对极内误差最大为158μm左右,平移W/6检测方案对极内误差最小为133μm,对单激励检测方案和双激励检测方案进行长周期测量,根据误差曲线可知,单激励检测方案在105mm的测量过程中误差约为160μm,双激励检测方案为150μm。利用傅氏级数谐波修正算法对长周期误差数据进行修正,经过修正后单激励检测方案的误差约为84μm,精度提升了50%左右,双激励检测方案经过修正后误差为93μm,精度提升了约40%。