Para resolver o problema do grande volume da estrutura de duplo canal dos sensores de campo magnético e o acoplamento de canais causado pela excitação na mesma frequência, bem como para melhorar a relação sinal-ruído e a precisão da medição, foi proposta uma solução de projeto para um sensor absoluto de deslocamento angular de grade temporal acoplado por campo magnético multifrequência. Esta solução permite a medição absoluta em tempo real do deslocamento angular, atendendo às exigências de medição em ambientes industriais com restrição de espaço. Primeiramente, foi estabelecido um modelo teórico de acoplamento do campo magnético transitório das bobinas planas, analisando as características da distribuição do campo magnético para diferentes formas de bobinas de excitação, e construindo um modelo de sensor absoluto de deslocamento angular de canal único baseado no princípio de medição incremental; estabeleceu-se um esquema de cálculo de deslocamento absoluto de grade temporal com números primos relativos de polos, adotando um esquema de excitação síncrona dupla frequência de 500 kHz (grosso) e 1 MHz (fino), utilizando o princípio da conversão de alta frequência para baixa frequência para resolver o conflito entre alta relação sinal-ruído e alta resolução sob excitação de alta frequência; através de simulação eletromagnética e análise de erros, determinou-se que a folga de acoplamento ideal do sensor é de 1,0 mm; por fim, um protótipo de sensor com diâmetro externo de 84 mm foi desenvolvido e os testes de desempenho foram realizados. Os resultados experimentais mostram que este sensor, ao minimizar seu tamanho, suprime efetivamente o acoplamento magnético entre os canais grosso e fino, apresentando erro máximo de medição de ±78 segundos de arco dentro da faixa total de medição.

medição absoluta de deslocamento;acoplamento magnético multifrequência;relação sinal-ruído;sensor de deslocamento