缩针失效是机车电气连接器的一种常见的接触失效形式,缩针失效的快速、精确检测,对机车的正常平稳运行具有重要的意义。传统的缩针失效检测装置往往具有检测效率低、适配性较差、检测精度低的缺点。本文基于差动变压器式位移传感器的电磁感应原理,设计了一种可用于缩针检测的传感器,包括三段式差动变压器式位移传感器结构、多自由度机械控制台、信号处理电路系统,并对该差动变压器式位移传感器的性能进行了实验研究。针对电气连接器插针直径和中心距小、外壳形状多样的特征设计了与检测技术要求相匹配的线圈及铁芯结构。分析了差动变压器式位移传感器的等效电路模型,得出了传感器电气参数之间的关系,并基于电磁感应原理,设计了三段式差动变压器式位移传感器(LVDT)结构,得到了输出电压与铁芯位移之间的理论关系。对传感器的线圈及铁芯结构参数进行了设计,并对相关电气参数进行了分析确定。针对传感器复杂的电磁信号特性,自主设计了一整套与本课题中传感器适配的电路系统。设计了对初级线圈进行励磁的励磁电路及功率跟随电路,围绕着信号处理芯片AD698,设计了传感器差分输出信号的信号处理电路,完成了信号的识别、运算及滤波功能,得到了一个与铁芯位置线性相关的直流输出电平。设计了相关的整体稳压供电电路以及提高检测触发精度的相位调整电路,并进行了整体电路PCB制板设计,提高了电路的封装稳定性。设计了一套多自由度实验调整平台,实现了传感器线圈以及铁芯姿态及空间位置的精确控制,为传感器性能测试实验提供了一个良好的实验平台。针对电气连接器缩针现象的检测需求,开展了传感器相关的物理特性实验研究。首先,开展了传感器实际电信号输出特性方面的研究,分析了输出信号的噪声成分。其次,对传感器的静态物理特性开展了研究,实验测量了线性度和迟滞度。实验结果表明:该自主研发的差动变压器式位移传感器线性度为1.81%,迟滞度为0.247%,重复度为0.17%,符合实际工况中的检测需求。最后,针对多传感器阵列同时检测的工况,进行了传感器间电磁耦合规律的研究,讨论了两针并列布置时,铁芯的相对位置、传感器的布置间距对传感器输出信号的影响,为多传感器阵列布置方案提供了一定的参考。该论文有图49幅,表2个,参考文献82篇。