Um das Problem des großen Volumens der doppelten Struktur des magnetfeldsensors und der Interferenzen durch gleichfrequente Anregungen zu lösen und das Signal-Rausch-Verhältnis und die Messgenauigkeit zu verbessern, wurde ein Design-Schema für einen absoluten Winkeldisplacement-Sensor mit mehrfachfrequenzmagnetischer Kopplung vorgeschlagen. Eine Echtzeitmessung des absoluten Winkeldisplacements wurde erreicht, um den Raumbedarf in industriellem Einsatz zu erfüllen. Zunächst wurde ein theoretisches Modell für den transienten magnetischen Kopplung eines Flachspulenprofils erstellt, die Verteilungsmerkmale des magnetischen Feldes für verschiedene Formen von Anregungsspulen analysiert und ein Modell für einen absoluten Einzelkanal-Winkeldisplacement-Sensor nach dem Prinzip der inkrementalen Messung aufgebaut. Ein Berechnungsplan zur Lösung des Variationsproblems wurde erstellt. Der Konflikt zwischen Signal-Rausch-Verhältnis und Messgenauigkeit im Fall der Selbstanregung wurde mit einem synchrongeschalteten Doppelfrequenzanregungsschema von 500 kHz (Grobe Maschine) und 1 MHz (Feine Maschine) durch Einhaltung des Prinzips der Hochfrequenz-zu-Niederfrequenz-Umwandlung gelöst. Ein optimaler Kopplungsabstand zwischen den Sensoren wurde durch elektromagnetische Simulation und Fehleranalyse von 1,0 mm bestimmt. Schließlich wurde eine Sensorprobe mit einem Außendurchmesser von 84 mm entwickelt und die Leistungstests abgeschlossen. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der Sensor das Problem der Interferenz des Magnetfelds zwischen der Grob- und der Feinmaschine effektiv unterdrückt und einen maximalen Messfehler im gesamten Rotationsmessbereich von ±78″ aufweist.

absolute displacement measurement;multi-frequency magnetic field coupling;signal-to-noise ratio;displacement sensor