在工业、航空、航天等领域,直线位移测量一直比较重要,在智能制造时代背景下,直线位移测量变得更为重要。为了获得精准可靠的直线位移信息,需要性能优良的直线位移传感器。在环境恶劣的直线位移测量现场,磁场式直线位移传感器因具有可靠性高、抗干扰能力强和测量精度较高等优点而被优先选用。将不同的线圈、导磁体和印制电路板（PCB）组合在一起,可以得到不同的磁场耦合方法。这些磁场耦合方法产生并约束与直线位移有关的时变磁场,即耦合场,所以传感器的测量精度受这些磁场耦合方法的影响。当前,磁场式直线位移传感器经常采用的磁场耦合方法,即“线圈+线圈”、“线圈+导磁体”和“PCB+导磁体”磁场耦合方法,很难使传感器有很高的原始测量精度,且传感器的测量精度受动、定尺机械偏移的影响较大,传感器的安装要求也较高。鉴于此现状,本课题开展了PCB型电磁感应式直线位移传感器的互补谐振耦合方法研究,在磁场式直线位移传感器的结构和原理等方面做出改进,以使传感器有较高的原始测量精度、不易受机械偏移的影响,同时降低传感器的安装难度,从而满足当前各领域对磁场式直线位移传感器越来越高的要求。本课题的主要研究工作和研究成果如下:（1）通过研究现有的磁场式直线位移传感器的磁场耦合方法,提出了一种磁场式直线位移传感器的互补谐振耦合方法。该方法包含一种双边传感器结构,即传感器由一块定尺和两块动尺组成,动尺和定尺均为PCB,且动尺无需引线。每块动尺PCB上有一个线圈,该线圈与电容串联,并在工作时产生串联谐振,可以增强动尺上的磁场强度。（2）结合新设计的传感器结构,研究了基于一组正弦感应线圈和余弦感应线圈的增量式直线位移测量原理,以及基于双组正弦感应线圈和余弦感应线圈的绝对式直线位移测量原理。结合传感器的测量误差源及产生机理,对其短周期1次、2次测量误差等主要误差进行了研究。通过与单边结构的传感器进行对比,研究了互补谐振耦合方法对动、定尺间不平行度和间隙变化的抑制作用。（3）根据新型传感器结构和测量原理,在三维软件中构建了传感器的仿真模型,并将其在有限元电磁仿真软件进行了定性分析。有限元电磁仿真结果表明,传感器动尺的位移与定尺的正弦感应线圈和余弦感应线圈上的感应电动势具有较好的正弦和余弦关系,与理论推导一致。仿真结果验证了新型传感器结构和测量原理的可行性,即验证了互补谐振耦合方法的可行性。（4）为了进一步验证互补谐振耦合方法的可行性,研制了传感器样机并开展了实验研究。采用PCB技术制作了传感器样机,并根据测量原理制作了传感器的配套电气系统。样机的实验表明互补谐振耦合方法可以显著抑制由动、定尺机械偏移带来的不良影响。为了提高样机的测量精度,对原始测量误差的主要成分及其来源进行了分析,并基于分析结果对传感器结构、配套电气系统以及位移计算算法进行了相应的改进,进行了样机精度提高实验。最终的实验表明,传感器的最佳短周期原始测量误差为-4.9μm～+4.4μm;在300mm量程范围内长周期原始测量误差为-7.3μm～+5.9μm,表明互补谐振耦合方法能达到较为理想的原始测量精度。综上所述,本课题首先提出了一种磁场式直线位移传感器的磁场耦合方法,然后通过电磁场有限元仿真验证了其可行性,最后通过样机实验验证了该方法具有现实可行性,且传感器样机有较高的原始测量精度,不易受机械偏移的影响。因此,基于该方法的传感器在较宽松的安装条件下,便可达到较好的测量性能。