[发明专利]利用电磁感应原理进行长度测量的绝对式传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，是基于电磁感应原理进行设计的空间相对位置测量传感器。

背景技术

目前，利用电磁原理制造的传感器在各种仪器和设备上有着几十年的广泛的应用，电磁原理的长度测量传感器的主要类型有：磁栅、球栅、感应同步器，它们的机械结构和制作工艺不同，激磁和感应方式不同，能够达到的最高分辨力也不同。

以电磁感应原理设计的长度测量传感器包括激磁部件和感应部件，通过激磁电路对激磁线圈输入变化电流，产生变化的磁场，使得处于此磁场内的感应线圈产生感应电压，感应电压大小取决于激磁电流的变化、部件形状和材料性质、线圈形状和激磁线圈与感应线圈的相对位置。对感应电压进行采样和计算，即可得到空间相对位置的测量数据。

早期由于电子器件技术水平的限制，测量传感器的准确度主要是通过机械加工精度保证。随着电子器件突飞猛进的发展，采用实时在线的系统误差补偿技术来提高测量准确度的方法得到了广泛的应用。于是，放宽机械加工的精度要求，也可以达到较高的测量准确度，使得传感器的结构和加工工艺可以采取更多的方式方法。

若想得到较大的系统误差补偿的效果，采用绝对式编码的测量方式是非常必要的。所谓绝对式编码的含义是：测量数值与测量系统开机时的初始状态无关，只与滑尺相对于定尺的位置有关，并且在整个测量范围内不同的相对位置得到的测量数值也不同。由于测量数据与空间位置的固定关系，所以，根据初始测量值即可准确地从补偿数据库中取得此点的系统误差补偿值，经过补偿，可以得到准确度更高的最终测量值。完成传感器制造后，利用高精度的测量设备进行标定，得出传感器的系统误差，将补偿数据存于电子器件中，即可实现实时在线的系统误差补偿，保证测量的准确度。

基于上述思想，本发明是一种新型长度测量传感器，包括两个部件，一个部件是较长的长方体，一般称为定尺。另一个部件较短，一般称为滑尺。使用时，将它们分别安装在两个沿直线相对平动的机械部件上，用以得到两个机械部件相对位置的信息，通过电子部分处理得到长度编码数值。所谓编码是通过一种系统对移动部件所处的每个空间位置给出一个相应的数值，两个位置的编码值之差就是两个位置间距离的测量值。

为了实现较大范围内的高分辨力的绝对式长度编码数值，一般采用粗精组合的编码技术。即具有两套长度测量部件，一套得到小区间内的高分辨力的编码，称为精编码，称激磁电流为精激磁电流，感应线圈为精感应线圈，其它类推。另一套得到整个长度测量范围内的较低分辨力的编码，称为粗编码，称激磁电流为粗激磁电流，感应线圈为粗感应线圈，其它类推。由于精编码的周期性，一个精编码数值可能出现在N个子区间内，得到空间相对位置的精编码和粗编码后，利用粗编码进行判断，可以确定精编码是从N个子区间内的哪一个子区间内出现的，加上不同区间的不同基数，即得到整个长度测量范围内的高分辨力的绝对编码形式的初始编码数据，再经过系统误差补偿，最终获得高分辨力、高准确度的绝对编码数值(测量数值)。

发明内容

本发明是一种利用电磁感应原理进行长度测量的传感器，发明内容如下：