[发明专利]一种基于交变电场的时栅直线位移传感器

权利要求书

1.一种基于交变电场的时栅直线位移传感器，包括测头基体（1）和定尺基体（2）两部分，其特征是：

所述测头基体下表面覆有左、右两个电极；所述定尺基体上表面均匀地覆有左、右两排电极，定尺左排电极（2-1）的起始位置与定尺右排电极（2-2）的起始位置相差1/2个电极宽度，定尺左排电极的奇数号电极连成一组，偶数号电极连成一组，两组电极组成一个A激励相，定尺右排电极的奇数号电极连成一组，偶数号电极连成一组，两组电极组成一个B激励相；测头基体的下表面与定尺基体的上表面相对平行放置，测头基体的测头左电极（1-1）与定尺左排电极正对，测头基体的测头右电极（1-2）与定尺右排电极正对，并留有一定间隙δ，形成左、右两组差动电容；

测头基体与定尺基体相对移动；定尺左排的A激励相与定尺右排的B激励相分别连接相位相差90°的等幅等频正弦激励电压Ua、Ub，测头左电极与测头右电极产生的两路电场耦合信号Uoa、Uob经加法电路合成一路行波信号Uo，该行波信号与一路相位固定的同频率参考信号Ur经整形电路整形后，由比相电路进行比相；两路信号的相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，再经过标度变换得到测头基体相对于定尺基体的直线位移值。

2.根据权利要求1所述的基于交变电场的时栅直线位移传感器，其特征是：所述定尺左排电极（2-1）和定尺右排电极（2-2）的形状为方形且大小相同；所述测头左电极（1-1）和测头右电极（1-2）的形状为半正弦形，且其长度和宽度均与定尺左排电极的每个电极相同。

3.根据权利要求1所述的基于交变电场的时栅直线位移传感器，其特征是：所述定尺左排电极（2-1）的奇数号电极与测头左电极（1-1）形成差动电容C₁，偶数号电极与测头左电极（1-1）形成差动电容C₂；所述定尺右排电极（2-2）的奇数号电极与测头右电极（1-2）形成差动电容C₃，偶数号电极与测头右电极（1-2）形成差动电容C₄；所述差动电容C₁和差动电容C₂构成一组交流电桥，输出测量信号Ua₁、Ua₂；所述差动电容C₃和差动电容C₄构成另一组交流电桥，输出测量信号Ub₁、Ub₂。

4.根据权利要求3所述的基于交变电场的时栅直线位移传感器，其特征是：所述测量信号Ua₁、Ua₂通过第一仪表放大器U1 输出电场耦合信号Uoa；所述测量信号Ub₁、Ub₂通过第二仪表放大器U2输出电场耦合信号Uob；输出的两路电场耦合信号Uoa、Uob通过加法器U3合成输出一路行波信号Uo。

5.根据权利要求1或4所述的基于交变电场的时栅直线位移传感器，其特征是：所述行波信号Uo与同频率参考信号Ur经整形电路整形成方波后，再进行比相。