[发明专利]一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器

权利要求书

1.一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺(1)和动尺(2)，定尺(1)包括定尺基体(14)和设置在定尺基体表面的激励电极Ⅰ(11)、激励电极Ⅱ(12)和接收电极，动尺包括动尺基体(24)和设置在动尺基体表面的感应电极Ⅰ(21)、感应电极Ⅱ(22)和反射电极，设置有感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ、反射电极的动尺基体表面与设置有激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ、接收电极的定尺基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极Ⅰ与激励电极Ⅰ正对，感应电极Ⅱ与激励电极Ⅱ正对，反射电极与接收电极正对且与感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ相连；所述感应电极Ⅰ(21)由一排大小相同的感应极片Ⅰ沿测量方向等间距排列组成，所述感应电极Ⅱ(22)的起始端与感应电极Ⅰ的起始端对齐，感应电极Ⅱ由一排大小相同的感应极片Ⅱ沿测量方向等间距排列组成；所述激励电极Ⅰ(11)由一排大小相同、极距为W₁的矩形极片Ⅰ沿测量方向等间距排列组成，第4n₁+1号矩形极片Ⅰ通过A₁相激励信号引线连成一组，组成A₁激励相，第4n₁+2号矩形极片Ⅰ通过B₁相激励信号引线连成一组，组成B₁激励相，第4n₁+3号矩形极片Ⅰ通过C₁相激励信号引线连成一组，组成C₁激励相，第4n₁+4号矩形极片Ⅰ通过D₁相激励信号引线连成一组，组成D₁激励相，n₁依次取0至M₁-1的所有整数，M₁表示激励电极Ⅰ的对极数；所述激励电极Ⅱ(12)的起始端与激励电极Ⅰ的起始端对齐，激励电极Ⅱ沿测量方向的总量程与激励电极Ⅰ沿测量方向的总量程相等，激励电极Ⅱ(12)由一排大小相同、极距为W₂的矩形极片Ⅱ沿测量方向等间距排列组成，第4n₂+1号矩形极片Ⅱ通过A₂相激励信号引线连成一组，组成A₂激励相，第4n₂+2号矩形极片Ⅱ通过B₂相激励信号引线连成一组，组成B₂激励相，第4n₂+3号矩形极片Ⅱ通过C₂相激励信号引线连成一组，组成C₂激励相，第4n₂+4号矩形极片Ⅱ通过D₂相激励信号引线连成一组，组成D₂激励相，n₂依次取0至M₂-1的所有整数，M₂表示激励电极Ⅱ的对极数，M₂与M₁互为质数；其特征是：

所述A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的一侧，所述B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的另一侧；所述A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的一侧，所述B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的另一侧；

所述感应电极Ⅰ(21)中的感应极片Ⅰ的极距为第3n₃+1号感应极片Ⅰ连成一组，组成A₁感应组，第3n₃+2号感应极片Ⅰ连成一组，组成B₁感应组，第3n₃+3号感应极片Ⅰ连成一组，组成C₁感应组，n₃依次取0至M₃-1的所有整数，M₃表示感应电极Ⅰ的对极数；

所述感应电极Ⅱ(22)中的感应极片Ⅱ的极距为第3n₄+1号感应极片Ⅱ连成一组，组成A₂感应组，第3n₄+2号感应极片Ⅱ连成一组，组成B₂感应组，第3n₄+3号感应极片Ⅱ连成一组，组成C₂感应组，n₄依次取0至M₄-1的所有整数，M₄表示感应电极Ⅱ的对极数；

工作时，动尺相对定尺平行移动，先对A₂激励相、B₂激励相、C₂激励相、D₂激励相分别施加相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励电信号，此时激励电极Ⅰ不工作，接收电极上输出第一组相位相差120°的同频等幅的第一、第二、第三行波信号，第一、第二、第三行波信号经硬件电路处理成第一组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第一路位移信号U_o1，并存储此测量结果；然后迅速将所述的四路同频等幅正弦激励电信号切换到A₁激励相、B₁激励相、C₁激励相、D₁激励相上，此时激励电极Ⅱ不工作，接收电极上输出第二组相位相差120°的同频等幅的第四、第五、第六行波信号，第四、第五、第六行波信号经硬件电路处理成第二组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第二路位移信号U_o2，对U_o2进行处理得到精测直线位移值；对U_o2与U_o1进行对极定位处理，得到粗测对极位置值，将精测直线位移值与粗测对极位置值相结合得到绝对直线位移值。