インクリメンタル型平面2次元時間格子変位センサの電源投入時にゼロ調整が必要となる問題に対処するため、多周波磁場結合に基づく絶対型平面2次元時間格子変位センサを設計した。本センサは異なる周波数で時分割駆動する励振電気信号を採用し、センサ回路の消費電力を低減するとともに、X、Y方向の信号のデカップリングにより2次元絶対位置算出をより簡単かつ信頼性の高いものとした。まず、励振コイルの磁場分布数学モデルを構築し、空間磁場分布特性に基づいて励振コイル幅と結合ギャップ高さの関係を解析した。差動構造のインクリメンタル型2次元時間格子変位センサ構造に基づき、互いに素な極数構造の絶対型平面2次元時間格子測定モデルを構築し、実際の応用における測定誤差が算出結果に与える影響を回避するため、ルックアップテーブル方式による新たな2次元絶対位置算出手法を提案した。電磁場シミュレーションにより本算出手法の妥当性を検証し、センサの最適設置間隙を0.8 mmと決定した。最後に、センサ試作機を製作し、2次元精密実験プラットフォームを構築して性能試験を行った。実験結果は、試作センサが147 mm×147 mmの有効測定範囲内でX、Y方向の原始測定誤差がそれぞれ±20.4 μm及び±21.1 μmであり、電源投入時にゼロ調整が不要という利点を持ち、一体型の2次元絶対変位測定および位置決めを実現したことを示している。

多周波磁場;素数極数;絶対2次元;時間格子変位センサ