従来の平面2次元ラスタ変位センサが大測程の平面変位測定において複雑な構造や厳しい格子刻み加工要件を伴う問題に対し、「次元分解＋変位デカップリング」の平面2次元変位複合測定法を提案した。空間周期的センサ構造により直交変化磁場を構築し、平面2次元変位と時間基準のマッピング関係を確立した。センサの設置誤差が2次元変位測定精度に与える影響を研究し、ロール姿勢、ピッチ姿勢、ヨー姿勢による2次元変位測定誤差をモデリングシミュレーション解析と実験検証により重点的に分析した。実験結果は、設置誤差が2次元変位測定において主に直流成分と2次および4次の高調波誤差をもたらすことを示した。動尺と定尺間の気隙高が0.6 mmの時、240 mm×240 mmの測定範囲内でX方向の測定誤差は±8.6 μm、Y方向の測定誤差は±8.8 μm以内で、分解能は0.15 μmであった。ミリメートル級のセンサユニットを用いて240 mm×240 mmの測定範囲内でマイクロメートルレベルの測定精度を実現することは、理論研究及び工学応用に重要な価値を持つ。

大測程;2次元変位測定;時刻格子センサ;誤差解析