従来の変位センサーが大きな測定範囲と高精度を両立できない問題に対し、球アレイを基にした磁気抵抗式時格子変位測定の新しい方法を提案した。空間直交励磁コイルを用いて直交変化する磁場を生成し、空間周期的なセンサー構造により磁場の拘束制御を正確に実現した。誘導コイルで磁場変化を検出し、磁気抵抗と変位の対応関係を構築し、変位センサーの機構を解明した。電磁シミュレーションによりモデルパラメータを最適化し、センサーを製作、実験プラットフォームを構築してセンサーの測定誤差に関する実験研究を行った。実験結果は、512 mmの測定範囲内でセンサーの測定誤差が±9.4 μm、分解能が0.1 μmであることを示した。ミリメートル級のセンサー単位を用いてマイクロメートル級の測定精度を実現し、センサーの製造難易度を大幅に低減した。測定範囲は必要に応じて拡張可能で、細分化技術を用いずに高分解能変位測定が可能である。強い油汚れなどの過酷な環境下での変位測定に利用でき、重要な学術的価値と工学的応用価値を有する。

球アレイ;時格子センサー;磁場拘束;直線変位