[发明专利]一种双层正弦式时栅直线位移传感器

权利要求书

1.一种双层正弦式时栅直线位移传感器，包括动尺(1)和与动尺正对平行且留有气隙的定尺(2)，所述动尺(1)包括动尺基体(11)、设在动尺基体上的感应单元和覆盖在感应单元上的动尺绝缘层(14)，所述定尺(2)包括定尺基体(21)、设在定尺基体上的激励单元和覆盖在激励单元上的定尺绝缘层(24)；设定X方向为测量方向，平行于定尺基体且垂直于X方向为Y方向，垂直于定尺基体的方向为Z方向；其特征在于：

所述激励单元包括第一激励线圈(22)和第二激励线圈(23)；第一激励线圈(22)由两条方波形导线段串联形成，两条方波形导线段分别布于两层，且其起始端作为余弦激励信号输入端、终止端通过引线连接，两条方波形导线段的绕制曲线分别为：第二激励线圈(23)由两条方波形导线段串联形成，两条方波形导线段分别布于两层，且其起始端作为正弦激励信号输入端、终止端通过引线连接，两条方波形导线段的绕制曲线分别为：第一激励线圈(22)的起始位置与第二激励线圈(23)的起始位置在X方向上错开在Y方向上间隔2h+L；其中，h表示方波的幅值，L表示第一激励线圈(22)与第二激励线圈(23)在Y方向上的间距，i依次取0至M-1的所有整数，M表示激励单元的对极数；

所述感应单元包括第一感应线圈(12)和第二感应线圈(13)，第一感应线圈(12)与第一激励线圈(22)在Z方向上正对平行，第二感应线圈(13)与第二激励线圈(23)在Z方向上正对平行；第一、第二激励线圈(22、23)中通入两相对称激励电流，当动尺(1)与定尺(2)发生相对运动时，第一、第二感应线圈(12、13)输出两路感应信号，经处理得到动尺(1)相对于定尺(2)的直线位移值。

2.根据权利要求1所述的双层正弦式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述第一感应线圈(12)由沿X方向绕制的起始位置相同、幅值为A、周期为W、周期个数为N、相位互差180°的两条正弦导线段串联形成，两条正弦导线段分别布于两层，且其起始端通过过孔连接、终止端作为第一感应信号输出端；所述第二感应线圈(13)由沿X方向绕制的起始位置相同、幅值为A、周期为W、周期个数为N、相位互差180°的两条正弦导线段串联形成，两条正弦导线段分别布于两层，且其起始端通过过孔连接、终止端作为第二感应信号输出端；第一感应线圈(12)的起始位置与第二感应线圈(13)的起始位置在X方向上对齐、在Y方向上间隔m；其中，m＝2h+L。

3.根据权利要求1或2所述的双层正弦式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述第一、第二感应线圈(12、13)输出的两路感应信号经叠加后形成一路行波信号，该路行波信号与激励信号进行比相，相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，经换算后得到动尺(1)相对于定尺(2)的直线位移值。

4.根据权利要求3所述的双层正弦式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述第一、第二感应线圈(12、13)输出的两路感应信号先经滤波放大电路滤波、放大后，再经加法电路叠加形成一路行波信号，该路行波信号与激励信号经整形电路整形成方波后，再进行比相。