Для решения проблемы большого объема конструкции сенсора магнитного поля с двойной канальной структурой и помехи одного и того же частотного возбуждения, а также для повышения отношения сигнал/шум и точности измерения, предложена схема конструкции сенсора абсолютного углового смещения с многочастотным магнитным связыванием для реализации мгновенных абсолютных измерений углового смещения и удовлетворения требований измерений в промышленных приложениях с ограниченным пространством. Во-первых, была создана теоретическая модель кратковременного магнитного связывания плоской катушки, анализируя характеристики распределения магнитного поля различных форм возбуждаемой катушки, на основе инкрементального принципа измерения была построена модель абсолютного одноканального сенсора углового смещения; во-вторых, была создана схема вычисления абсолютного временного смещения с использованием взаимно-простых чисел, используя метод синхронизированного двухчастотного возбуждения 500 кГц (грубая машина) и 1 МГц (точная машина); на основе принципа высокочастотной к низкочастотной, была решена проблема противоречия между отношением сигнал/шум в высокочастотном сигнале возбуждения и высокой разрешающей способностью; путем электромагнитного моделирования и анализа ошибок был определен оптимальный зазор магнитной связи датчика в 1,0 мм; наконец, был разработан образец датчика с внешним диаметром 84 мм и проведено испытание производительности. Результаты испытаний показали, что датчик эффективно подавил магнитное взаимовлияние между каналами грубой и точной машины, и максимальная ошибка измерения во всем диапазоне измерения составляет менее ±78″.

absolute displacement measurement;multi-frequency magnetic field coupling;signal-to-noise ratio;displacement sensor