[发明专利]用于感应位置编码器的发射器和接收器配置

说明书

一种电子位置编码器包括标尺和检测器。该检测器包括磁场产生线圈(FGC)，该磁场产生线圈具有细长部分(EP)，该细长部分限定了与感测绕组对准的所产生磁场区域(GFA)，以提供对与所产生的磁场相互作用的标尺做出响应的位置信号。感测元件和EP被制造在检测器的“前”层。在“后”层制造的横向导体部分(TCP)通过馈通连接FGC的EP。在前层和后层之间的层中的屏蔽区域拦截TCP朝向前层的至少大部分投影，以消除不期望的信号效应。FGC馈通产生GFC馈通杂散磁场。将感测绕组信号连接到检测器后层的馈通对经过特殊配置，以减轻不期望的信号效应，这些信号效应可能是由它们与GFC馈通杂散磁场的耦合造成的。

技术领域

本公开涉及测量仪器，更具体地说，涉及可以在精密测量仪器中使用的感应位置编码器。

背景技术

各种编码器配置可以包括各种类型的光学、电容、磁性、感应、运动和/或位置换能器。这些换能器使用读取头中发射器和接收器的各种几何构造来测量读取头和标尺之间的运动。磁换能器和感应换能器对污染相对稳定，因此在许多应用中都是理想的。

美国专利No.6,011,389(’389专利)描述了一种可用于高精度应用的感应电流位置换能器。美国专利No.5,973,494(’494专利)和6,002,250(’250专利)描述了增量位置感应卡尺和线性标尺，包括信号产生和处理电路，美国专利No.5,886,519(’519专利)、5,841,274(’274专利)和5,894,678(’678专利)描述了使用感应电流换能器的绝对位置感应卡尺和电子卷尺测量。美国专利No.7,906,958(’958专利)描述了一种可用于高精度应用的感应电流位置换能器，其中具有两个平行半部和多组发射线圈和接收线圈的标尺减轻了某些信号偏移分量，否则这些分量可能在感应电流位置换能器中产生误差。所有前述内容在此通过引用全部并入。如这些专利中所述，感应电流换能器可以使用印刷电路板技术制造，并且很大程度上不受污染。

然而，这种系统在提供用户期望的特征的某些组合的能力方面可能受到限制，例如信号强度、紧凑尺寸、高分辨率、成本、对未对准和污染的鲁棒性等的组合。期望的是提供这些和其他特征的改进组合的编码器的配置。

发明内容

提供该内容是为了以简化的形式介绍将在下面的详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

提供了一种电子位置编码器，其可用于沿着与x轴线方向一致的测量轴线方向测量两个元件之间的相对位置。在各种实施方式中，电子位置编码器包括标尺、检测器部分和信号处理配置。标尺沿着测量轴线方向延伸，并且包括信号调制标尺图案，所述信号调制标尺图案包括至少第一图案轨道，所述第一图案轨道具有沿着与x轴线方向垂直的y轴线方向的图案轨道宽度尺寸。在一些实施例中，信号调制标尺图案包括第一图案轨道和在平行于第一图案轨道的x轴线方向上延伸的第二图案轨道。每个图案轨道包括信号调制元件，这些信号调制元件被布置成提供作为沿着x轴线方向的位置的周期性函数而变化的空间变化特性。

检测器部分被配置为安装在至少第一图案轨道附近，并且相对于至少第一图案轨道沿着测量轴线方向移动。在各种实施方式中，检测器部分包括多层电路元件(例如，印刷电路板或多层电路元件)，其具有在正常操作期间面向标尺的前表面。这些层可以包括屏蔽导体层(一个或多个)、屏蔽区域层(一个或多个)、一个或多个接收器环路层(通常为两层)和细长部分层(一个或多个)。检测器部分包括磁场产生线圈配置、导电屏蔽区域配置、一组屏蔽层导体部分和感测绕组配置。