精密位移测量技术担负着制造业质量技术保证的重任,在高档数控机床、国防军工、工业机器人等领域广泛应用,其发展水平直接决定了先进制造业发展进程和高度。高精度绝对式角位移编码器作为检测元件用于准确定位,是高端装备的核心技术和关键功能部件。目前高档数控机床中的位置检测装置大多采用的是高精度绝对式光栅编码器,然而由于高精度绝对式光栅编码器编码复杂并且栅线刻画的精度要求高,我国暂无能力生产能够实现高精度刻画技术的超精密机械加工设备,导致国内光栅的研发制造水平达不到要求。市面上的高精度绝对式光栅编码器基本都是从国外进口,而国外的高精度绝对式光栅编码器价格垄断,并且用于处理光栅绝对码道的芯片采取技术封锁,这严重制约了我国高端制造业的发展并且威胁我国的国防安全。因此,研制出拥有我国自主产权的高精度绝对式角位移传感器迫在眉睫。作者所在课题组转换位移测量思路,提出了电场式时栅测量理论,通过在空间上矢量叠加四路激励信号产生的交变电场来构成一个匀速运动的电场信号作为运动参考系,通过“以时间测量空间”来提高位移测量精度,该方法实现高精度（角）位移的测量不需要超高精密刻画栅线,降低了对机械加工设备的要求。本文在课题组前期研究的电场式圆时栅传感器的基础上,开展了基于差极反射原理的绝对式角位移传感方法研究,主要研究内容如下:1)提出了差极反射绝对式的角位移测量方法。介绍了“时空转换”测量方法,阐述了差动感应结构的单圈电场式增量角位移时栅测量原理。在单圈增量式的基础上,提出了差极绝对式定位方法,利用相差一个对极的两个单圈增量式传感器组合测量实现传感器的绝对定位功能。并且增加了反射环结构,实现传感器单边引线,解决了传感器动尺和定尺相对转动时导线制约造成的安装问题。2)建立了电场式角位移时栅传感器的测量误差模型。通过分析验证了直接反射式结构的接收电极会受到激励信号干扰,并提出了分时交叉反射结构进行改进,实现了在不增大传感器面积的情况下增宽了激励电极与接收电极的间距,从而降低激励信号对接收电极的干扰。对激励参数和安装偏差对测量误差结果的影响进行了详细理论分析,明确了常见的干扰因素给传感器带来的误差变化规律,给传感器的实验数据分析提供了理论指导。3)设计了传感器的实验系统,并搭建实验平台对传感器性能进行验证。完成了硬件系统和上位机采集系统的设计,制造了外径135mm、内径90mm的传感器样机。搭建好实验平台对传感器样机进行实验测试,验证了影响传感器精度的误差源和优化方案的有效性,并且通过改变传感器的激励参数及安装状态验证了误差理论分析的正确性。综上,本文通过理论分析和实验验证相结合,建立了基于差极反射原理的绝对式角位移传感方法,基于该方法研制的传感器样机在360°测量范围原始精度达到±2”,实现了高精度角位移测量。传感器样机单边出线,便于实际安装,能够在需要高精度角位置反馈的伺服系统和安装环境受限的直驱电机转台等领域进行应用。