[发明专利]一种电容式线性位移测量的装置和方法

权利要求书

1.一种电容式线性位移测量的装置，该装置包括：位移标尺单元、读取单元和位移确定单元；其特征在于，

所述位移标尺单元包括基底、M个相同的条状电极和第一组信号线，M为大于或等于4的整数；所述M个条状电极等间距并排排列在所述基底上，且每N个连续的条状电极构成一个空间周期，所述第一组信号线由N条信号线构成，N为大于或等于2的整数；在绝对位移测量模式下，一个信号发生周期内所述第一组信号线中的N条信号线被依次加载激励信号；所述各条状电极与所述第一组信号线之间的连接使得绝对位移测量模式下读取单元在各位移处探测到的激励信号组合均不相同；

所述读取单元，用于沿着所述M个条状电极移动，并在绝对位移测量模式下覆盖R个条状电极，探测其覆盖的条状电极上加载的激励信号，输出探测到的信号组合；其中，R为大于或等于N的整数；

所述位移确定单元，用于在绝对位移测量模式下，利用预设的信号组合与位移量之间的对应关系，确定所述读取单元输出的信号组合对应的位移量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位移标尺单元还包括第二组信号线，所述第二组信号线由另外N条信号线构成；在增量位移测量模式下，所述第一组信号线和第二组信号线上被加载相同波形的载波信号，且每一组信号线中各信号线加载的载波信号依次间隔相位差所述各条状电极与所述第一组和第二组信号线之间的连接使得增量位移测量模式下，在各空间周期中相同排次的条状电极上加载的激励信号相位相同；

所述读取单元，还用于在增量位移测量模式下覆盖KN个条状电极，并输出探测到的信号，其中K为大于或等于1的整数；

所述位移确定单元，还用于在增量位移测量模式下，利用信号相位与位移量之间的对应关系，确定所述读取单元输出的信号相位对应的位移量。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括：信号发生器，用于在绝对位移测量模式下接收到测量指令后，在一个信号发生周期内对所述第一组信号线中的N条信号线依次加载激励信号；在增量位移测量模式下接收到测量指令后，同时在所述第一组信号线和第二组信号线中加载相同波形的载波信号，且每一组信号线中各信号线加载的载波信号依次间隔相位差

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括：模式切换单元，用于使所述读取单元和所述位移确定单元同时切换至增量位移测量模式或者绝对位移测量模式。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述读取单元包括：绝对测量拾取区和增量测量拾取区；

所述绝对测量拾取区，由至少一个矩形感应区域构成，共覆盖R个条状电极，用于在绝对位移测量模式下输出探测到的信号组合；所述矩形感应区域之间存在非导电的隔离区；

所述增量测量拾取区，包含K个具有特定形状的感应区域，每个感应区域覆盖N个条状电极，用于在增量位移测量模式下输出探测到的信号；所述特定形状在条状电极长度方向上的幅度不恒定。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述位移确定单元包括：译码器和查表器；

所述译码器，用于在绝对位移测量模式下将所述读取单元输出的信号组合译码为二进制的绝对码，并提供给所述查表器；在增量位移测量模式下，确定所述读取单元输出的信号的相位，并提供给所述查表器；

所述查表器，用于根据预设设置的绝对码与位移量之间的对应关系，确定接收到的绝对码对应的位移量；根据预设的信号相位与位移量之间的对应关系，确定接收到的信号相位对应的位移量。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述N为4，每个空间周期内相同排次的条状电极连接到第一组信号线或第二组信号线中与该排次对应的信号线上；

所述信号发生器在绝对位移测量模式下，在一个信号发生周期内采用分时复用的方式，对第一组信号线中的4条信号线依次加载激励信号；在增量位移测量模式下在第一组信号线和第二组信号线中同时加载载波信号，且每一组信号线中各信号线加载的载波信号依次间隔90°相位差。

8.根据权利要求2至7任一权项所述的装置，其特征在于，所述激励信号为脉冲信号；

所述载波信号为：三角函数信号或方波信号。

9.根据权利要求1至7任一权项所述的装置，其特征在于，所述基底为柔性印刷线路板，所述条状电极和信号线利用卷到卷技术打印在所述基底上。