音圈电机自适应光学系统通过测量波前畸变,调整变形镜面形,来实时校正波前相差,特别适用于大型光学/红外望远镜的地面层校正。音圈电机驱动时,需要位移传感器构成局部反馈回路,以提高自适应镜面形控制的精度和速度。作为音圈电机自适应镜面形控制的核心器件,目前使用的电容式位移传感器存在制造和维护成本较高、对环境介质非常敏感等问题,严重制约了大型光学/红外望远镜自适应光学技术的发展应用。本文提出使用电涡流式传感器取代传统电容式传感器,具有制造和维护成本较低、不受灰尘油污影响等优点,克服音圈电机激励线圈对电涡流式传感器探测线圈磁场干扰等问题,发展出一种适用于音圈电机自适应镜形变测量的电涡流位移传感器。论文主要工作包括:1.总结电涡流位移传感器基本理论,建立探测元件的有限元仿真模型,分析探测元件的电涡流分布规律和阻抗变化特性,优化探测线圈和目标导体的材料和结构参数,研究音圈电机激励磁场的分布特性,分析探测线圈磁场干扰的耦合规律。2.总结电涡流位移传感器信号调理方法,设计并分析基于交流电桥的信号调理电路,包括信号调制解调电路和多级信号放大滤波电路,研究高带宽下电路噪声和磁场干扰的抑制方法。3.制作传感器样机,测试传感器线性度、灵敏度、噪声等基本性能指标。搭建音圈电机自适应镜模拟实验平台,测试音圈电机干扰下传感器的噪声特性和形变测量性能。实验结果表明:在50μm测量范围、3 k Hz带宽下,传感器样机的分辨率达到5 nm,补偿后的线性度可达0.1%,在音圈电机强磁场干扰下,分辨率仍保持在10 nm以内,满足自适应光学系统的技术要求。本文提出的电涡流位移传感器克服了传统电容式传感器的固有缺陷,表现出良好的综合性能指标,有望在音圈电机自适应光学系统中获得良好的应用。