[其他]能提供特殊函数信号的面积传感器

说明书

本发明属于一种传感器，特别是属于一种用于测量物体的角位移或者线位移的，同时又能提供以它们为变量的特殊函数信号的检测装置。

传感器是自动检测、自动控制系统中不可缺少的器件，其种类繁多，最常用的要算是光电传感器了，但现有的光电传感器不具备输出以位置为变量的特殊函数的功能，因而限制了它本身的应用，显然是一大缺陷。特殊函数旋转变压器能提供以位置为变量的特殊函数信号，克服了一般传感器的缺陷，但它输出的函数单一，结构复杂、精度低、制造难、成本高，严重影响了它的应用。

本发明的目的在于，提供一种结构简单、易于实施、成本低廉的，能输出以物体的位置为变量的特殊函数信号的检测装置-面积传感器。

本发明的原理是根据两个面积有限的平面体作相对运动时，其重叠面积的大小随着相对位置的变化而改变。若令其中一个平面体（A）不动，另一个平面体（B）绕着垂直于平面体的转轴转动时，重叠面积则是转角的周期函数，也就是说，重叠面积是与位置有关，是位置的单值函数。如果能将重叠面积及变化转换成电信号输出，就能获得物体的位置函数信号。完成这种转换的本发明是由发送装置、两个面积有限的平行平面体、接收装置、电子线路四部分所构成，发送装置将两个平面体的重叠面积及其变化的信号传送给接收装置，并以电信号的形式输出。

显然，重叠面积的变化规律，即位置函数信号仅取决于两个平面体的形状，能够根据设计者对输出函数信号的要求，提供平面体相应的形状是本发明的另一个重要特征。

图1是本发明的原理方框图。

图2是两个平面体的形状及相对位置的示意图。

下面将结合附图2对两个平面体的形状作详细说明。

如图2所示，A、B为两个面积有限的平行平面体，假定A不动，B绕着轴O作逆时针转动，A、B两平面体都局限在半径分别为R₁和R₂的园环内;它们的内边e′f′、ef皆为半径为R₁的园周上的一段园弧，所张的园心角皆为T;两平面体相向的侧边g′f′和he皆为延长线通过园心O的直线;A的外边g′h′是以半径为R₂的一段园弧，A的另一个侧边h′e′为曲线R（θ）;B的外边hg为曲线r（θ），其中转角θ是以侧边he和g′f′重合位置为起始点。设两平面体的重叠面积函数S（θ）是分段可微的，并与输出函数信号F（θ）有相同的变化规律，曲线R（θ）、r（θ）的函数关系分别由下面两式给出：

r ( θ ) = 2 F ′(θ ) + R21]]>0≤θ≤T -（1）

R (θ - T ) = R21- 2F ′(θ)]]>T≤θ≤2T -（2）

本发明的优点：1、结构简单、制造容易、对下述三个实施例的实验表明，其精度易满足工程要求;无刷，便于维修;2、传感器的位置函数信号经过适当的电子线路（如缴分电路）可同时检测速度（或转速）和加速度（或角加速度）;3、与电子技术结合，可对信号进行反相、截取、相加组合成所需要的特殊函数，所以，本发明具有较多的功能和较大的灵活性。

下面分别介绍本发明的三个实施例。

1、高频电磁耦合式面积传感器。

其原理是让具有一定磁路截面形状的频率稳定的高频等幅交变磁场与具有某一形状的线圈平面交链。据电磁感应定律，在绕组中产生的感应电势应与交链面积（两平面的重叠面积）成正比。

按前述的方法，适当地选择交变磁路的截面形状和线圈的形状，就可以在线圈获得所需的特殊函数的感应电势信号。这里需要指出的是，从线圈中获得的感应电势信号是以一等幅高频磁场为载波的调幅波。为了获得测量或模拟计算所需要的信号，应将线圈所输出的调幅波解调取出位置信号。

2、可变电容式面积传感器。