这篇文章介绍了一种基于AD9959和STM32F4微控制器的时栅位移传感器电气系统设计。时栅位移传感器是一种利用时间来测量空间距离的新型高精度位移传感器。与传统栅式传感器如光栅、磁栅、感应同步器等相比，时栅位移传感器不需要依赖高精度的机械刻线，因此克服了加工难度大、成本高等问题。文章指出，目前时栅位移传感器已经达到相当高的精度，其0到360度的测量不确定度可以达到±0.8度。随着产业化提升和市场需求的增长，时栅位移传感器未来的发展方向将是小体积、低功耗、高精度、高可靠性和高稳定性。
在传统时栅位移传感器信号处理系统中，使用了复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）。本研究提出了一种新的控制电路设计，该设计用AD9959和STM32F4替代了原有的信号处理系统，从而简化了电路结构，降低了模块间的耦合性，提高了信号系统的可靠性和稳定性，同时也降低了生产成本。
AD9959是一个高速频率合成器，可以产生精确的数字正弦波输出。它支持4个独立的通道，并且具有高达400MHz的内部时钟频率，非常适合于高速数据转换和时栅位移传感器的应用。STM32F4则是一款高性能的ARM Cortex-M4微控制器，具备浮点运算单元和各种通信接口，适用于复杂的控制和信号处理任务。文章指出，当使用48对极的时栅传感器时，该系统整周测量误差可控制在±1.62度以内，性能相当优秀。
传统时栅位移传感器信号系统由信号产生模块、信号调理模块、信号采集模块和数据处理模块组成。信号产生模块通常利用CPLD和直接数字合成（DDS）技术来产生三路正弦信号，然后通过外部的数字到模拟转换器（DAC）将其转换为模拟信号，随后经过放大和滤波处理。信号采集模块负责采集经过处理的模拟信号，数据处理模块则负责对采集到的数据进行计数、角度计算和滤波等处理。
这项研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。它的提出，为时栅位移传感器提供了一种性能更优、成本更低的信号处理电路设计。优化后的电路结构不仅简化了外围电路，减少了元器件的种类和数量，降低了生产成本，而且由于减少了模块间的耦合性，提高了信号系统的可靠性和稳定性，增强了产品的市场竞争力。通过这种方法，可以实现更高精度和更高性能的位移测量，满足日益增长的工业和科研应用需求。
