本发明涉及一种同步测量转动轴径向和轴向位移的方法及其传感器，属于传感器技术和间隙或位移测量技术领域。首先在被测转动轴上设置定子和转子，以构成位移测量传感器。定子为内环带有齿状探头的圆环铁芯，探头上绕有线圈，每组探头中的线圈按自感式绕制，根据气隙磁导率、线圈总匝数、探头磁极宽度等参数，即可计算转动轴的轴向位移X方向及Y方向的径向位移。本发明的方法及传感器，有效地简化了位移传感器的安装，减少测量空间，并能抵消温度变化、电磁辐射、地线传导等外部因素对测量的共模干扰，提高了测量的精度和抗干扰能力。本发明提出的传感器适用于一些恶劣的工作环境，例如磁悬浮轴承中。