従来の平面二次元変位センサーが超精密露光や大面積センサー製造において抱える技術的ボトルネックに対し、空間交替磁場に基づく平面二次元変位測定法を提案する。定尺平面に均一等間隔で配置された正弦/余弦励起巻線に時間直交励起電流を印加し、空間二次元交替磁場を構築し、空間二次元変位と時間基準のマッピング関係を確立する。「次元判断＋変位デカップリング」の組み合わせ測定モデルにより平面二次元変位測定を実現し、動尺の次元判断用誘導巻線アレイの出力信号を二値化した組合せ論理で次元を判断し、動尺二次元差動配置の変位誘導巻線アレイで交替磁場を拾い空間変位ランプ信号を得て、位相比較により二次元変位デカップリングを実施する。電磁シミュレーションにより平面二次元時間格子変位測定モデルの誤差を解析する。試作機を製作し実験プラットフォームを構築。実験結果は、センサーが120 mm×120 mmの有効測定範囲内でX方向測定誤差最大±9.4 µm、Y方向最大±9.7 µm、二次元変位測定分解能0.15 µmであることを示した。ミリメートル級の励起および誘導巻線を用いて平面二次元マイクロメートル級測定精度を実現し、理論的に従来の平面二次元変位センサーの超精密露光に対する制約を突破し、センサー加工難易度を低減し、重要な理論研究の意義と工学的応用価値を有する。

二次元変位測定;交替磁場;時間格子センサー;組み合わせ測定