[发明专利]具有互补耦合结构的直线位移传感器

说明书

本发明公开了一种具有互补耦合结构的直线位移传感器，包括定尺、动尺、定尺安装基体和动尺安装基体，定尺安装基体包括基座和限位块，基座上开设有与定尺的长度相匹配的定尺槽，定尺垂直安装在定尺槽内并通过限位块限位固定，动尺安装基体的中间开设有直槽口，该直槽口的宽度大于定尺厚度与两块动尺厚度之和、深度大于定尺上的定尺传感单元高度，动尺安装基体关于直槽口对称，动尺有两块，两块动尺对称安装在所述直槽口的两侧，两块动尺上的动尺传感单元串联，定尺插入直槽口内，使所述动尺传感单元与所述定尺传感单元正对耦合。本发明能实现激励与感应之间的互补耦合，可以有效减小传感器制造、装配、安装等对测量性能的影响。

技术领域

本发明属于精密测量传感器技术领域，具体涉及一种具有互补耦合结构的直线位移传感器。

背景技术

机床或其它仪器设备上的直线运动单元，为了达到较好的直线定位精度，常常需要直线位移传感器提供位置反馈。目前的直线位移传感器主要有电磁感应式、电场式和光场式，这些直线位移传感器主要包括定尺和动尺，定尺与动尺正对平行安装，但是其存在如下问题：(1)动尺只在定尺的一边与定尺耦合，使得传感器的测量性能受动尺与定尺之间间隙大小、平行度等影响较大，因而对动尺和定尺的制造及安装提出了较高的要求；(2)如果定尺上的定尺传感单元通过粘贴的方式装配于定尺基体表面，很难保证定尺传感单元的平面度和直线度，从而也会对传感器的测量性能造成影响。

基于电磁感应原理的直线位移传感器因其具有较强的环境适应性得到了较好的应用。电磁感应式直线位移传感器包括励磁线圈和感应线圈，通过在励磁线圈中施加交流信号产生磁场，感应线圈接收该磁场并产生与被测位移相关的感应信号，从而实现直线位移测量。CN105300262A中公开了一种绝对式时栅直线位移传感器，励磁线圈和感应线圈分别包含于动尺和定尺，动尺上的励磁线圈产生磁场，定尺上的感应线圈接收磁场。CN107796293A中公开了一种电磁感应式直线位移传感器，励磁线圈和感应线圈均包含于定尺。定尺上的励磁线圈和感应线圈分别产生磁场和接收磁场，动尺用于改变磁场分布。当动尺与定尺发生相对位移时，感应线圈接收的磁场发生变化，使感应线圈输出的信号发生变化，动尺与定尺的相对位移可由感应线圈输出的信号处理得到。这两种直线位移传感器都存在如下问题：(1)动尺只在定尺的一边影响感应线圈接收磁场，使得传感器的测量性能受动尺与定尺之间间隙大小、平行度等影响较大，因而对传感器动尺和定尺的制造及安装提出了较高的要求；(2)如果定尺上的线圈通过粘贴的方式装配于定尺基体表面，很难保证线圈的平面度和直线度，从而会对传感器的测量性能造成影响。另外，CN107796293A中的平面矩形螺旋线圈只有一种绕制方向，该平面矩形螺旋线圈无法抵抗外界共模干扰磁场，尤其当传感器的平面矩形螺旋线圈作为感应线圈时，是传感器测量结果不可忽略的误差源。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有互补耦合结构的直线位移传感器，以减小动尺与定尺的制造和安装对测量性能的影响，进一步提高测量精度。