时栅位移传感器作为一种新型栅式位移传感器，正朝着高速和高精度测量方向发展。本文从磁场式时栅（狭隘指场式时栅和变磁阻型时栅）测量原理和基本结构入手，通过对其进行电磁场分析，力求建立各参数与传感器输出的关系，达到其磁路优化目的。本文另一项工作就是设计时栅传感器微小信号提取电路，确保测量信息完整进入数字信号处理电路中，该电路是原始测量与后续处理的桥梁。本文完成工作如下：⑴采用磁路分析法对两种目标时栅进行了磁路计算，得出各磁场分布情况和理论输出波形，局限于“定性”分析。接下来，引入有限元分析，对影响时栅电磁场及输出信号的主成分参数，主要包括转子槽型、气隙宽度、转子齿宽、槽宽对电磁场影响进行了“定量”分析，为结构优化提供依据。⑵选取场式时栅5个结构参数，运用正交设计法，通过有限元仿真求解形成学习样本，基于BP神经网络-遗传算法（BPNN-GA）原理在Matlab中编程实现电磁场优化：选用Levenberg-Marquardt （LM）算法训练BPNN，建立网络输入与输出的非线性映射关系，利用多元统计线性回归法评估网络泛化（预测）性能，构建GA目标函数，将BPNN作为GA目标函数求解器，用GA搜索完成对磁路参数的优化。将优化后的组合参数建模验证，其输出信号较优化前提高23.15%，误差为0.784%。⑶前端信号处理电路采用模块化设计，包括前置放大、带通滤波、非线性放大、波形转换及光电耦合这5个模块。通过multisim仿真及实验测试，验证了电路对传感器微小信号提取及处理的功能。本文将磁路分析、有限元分析、正交试验、BPNN-GA原理、多元统计线性回归法相结合，对磁场式时栅传感器进行电磁场分析与优化设计，研究成果对提高传感器磁场利用率具有指导意义。该研究方法具有通用性和适应性，可极大缩短试验周期，降低设计成本，广泛适用于其它各工程电磁分析及设计优化领域，具有较强的工程实用价值。