諧振感應位置感測是一種非接觸式的直線位移和旋轉位移感測技術。它是工業標準LVDT（線性感測）和RVDT（旋轉感測）的發展。

關鍵的區別在於複雜的線圈繞組被用傳統的PCB技術建造的感測器板所取代。印刷線圈在印刷電路板上顯著地降低了成本，並允許感測器與其他電路緊密整合。

圖1：50 mm線性諧振電感感測器

與LVDT和RVDT不同，移動元件不需要與感測線圈仔細地對齊。相反，磁耦合諧振器標記目標的位置，這有一個獨特的電子簽名，類似於音叉的振動。這種振動很容易與感測器附近的金屬和其他物品區別開來，否則感測器會和目標一起被檢測到。

圖2：TDK-EPC製作的諧振感應感測器目標

用於製造目標電感的線圈可以像上面所示的那樣纏繞，或者印刷在PCB上。繞組產生更高的質量因數，這意味著更大的訊號，能產生更高的解析度和更好的抗電磁干擾。

圖3：簡單諧振電感感測器的等效電路

諧振感應位置感測器利用線圈對目標內部的諧振腔進行能量化，並檢測其返回的訊號。線圈的數量和形狀取決於應用和感測幾何。Wacom公司生產的平板電腦中使用的數字化器能感應到筆內諧振器相對於顯示器後面的感應板的位置。這可能是17英寸寬，包括一個x/y陣列、50線圈。然而，對於感應線性和旋轉位置，需要的線圈數目要少得多。實際最小值為3，如上面的等效電路所示。

諧振感應式位置感測器所需的電子處理器必須感測目標和感測器線圈之間的耦合因子（上圖中的kCOS和kSIN）。位置是根據這些值計算的。這種計算通常是按比例計算的，因此絕對訊號電平、Q因子和溫度的影響最小。

常用的兩種不同的耦合因素檢測方法是：連續回波法和脈衝回波法。為了連續工作，電子處理器將電流驅動到感測器的勵磁線圈中，並連續測量諧振腔在感測器線圈中產生的EMF。為了幫助將諧振器的訊號從附近金屬的訊號中分離出來，以及從激勵到感測器線圈的直接突破，處理器採用了同步檢測。

檢測的電流相位與不想要的訊號相差90°，從而消除它們。然而，由於單位的變化和溫度的變化，對相位的精確控制是很困難的，而殘餘突破會導致不精確和漂移。

脈衝回波檢測在高質量的系統中得到了廣泛的應用，因為它將諧振腔的訊號與不需要的訊號清晰地分離開來。電子處理器首先產生激勵波形，其中包括在諧振器頻率處的若干個電流週期。這種電流會在諧振器中產生振盪，然後移除電流，諧振器中的振盪就開始衰減。電子處理檢測由感測器板的感測器線圈中的衰減振盪引起的EMF，這些EMF與諧振器和感測器線圈之間所需的耦合因子成正比。

圖4：脈衝回波詢問

如上所述，感測器板有不同的尺寸和幾何形狀。這些細節決定了耦合因子與位置之間的關係，因此也決定了處理器內部所需的計算。最簡單的線圈結構之一是產生耦合因子和位置之間的正弦關係，其中COS和SIN線圈處於（空間）相位正交。這可以透過下面所示的線圈佈局來實現。

圖5：具有正弦感測器線圈圖案的線性感測器

圍繞感測器周長的激勵線圈“照亮”諧振腔（KEX）與位置無關。正弦線圈產生正弦耦合因子的變化，COS線圈的正交等效。在這種情況下，位置的計算使用“4象限逆切線”，這相當於測量（kCOS，kSIN）向量的角度（PR），如下所示：

圖6：正弦圖案感測器的位置計算

這種計算是比率法的，因為它只取決於兩個耦合因子kCOS和kSIN的相對值。如果兩者都加倍或減半，角度PR保持不變。這就產生了對電源電壓、線圈電阻、溫度和加工電子學靈敏度的影響。

諧振電感位置感測器的電子處理器理想地實現在諸如來自劍橋IC的CAM 204中央跟蹤單元（CTU）晶片上。這可以與各種不同的線性和旋轉感測器一起使用。諧振感應位置感測的一個吸引人的特點是單片測量多軸的能力，如下所示。這種安排產生了一個特別經濟有效的解決方案，因為相同的晶片可以感測多軸。

圖7：採用單處理器晶片的多軸諧振式位置感測器系統

下表總結了諧振感應位置感測器的優缺點：