[其他]测量位移的电容性传感器

说明书

本发明涉及到一种测量位移的电容性（capacitative）传感器，它包括一个带状部分和一个滑动部分，带状部分带有一系列在位移方向上彼此间隔距离T的接收电极，滑动部分面对着带状部分并带有一系列在位移方向上彼此间隔T/N距离的发射电极。

在专利CH539837所描述的一种已知的电子控制装置中，先对周期性结构的发射电极电信号加以调节，调节的增量等于发射电极在位移方向上的间距T/N，然后，调节信号幅度，直到带状部分的电极上的耦合信号减小到零。增量与内插值之和就给出了位置。

由于控制信号的幅度提供了内插度，从而给出位置，因而必须有一个数模转换器。

在另一已知装置（GB2009944）中，提出了使定位精度优于滑动部分电极的间距T/N的两种不同的解决方法。第一种方法是提供正弦信号，结合呈正弦曲线形状的接收电极，而这种电极是难以实现的;此外，其中未考虑边沿效应。第二种方法是给出矩形信号，相位和位置的线性关系由一“探测窗口”的相位获得，“探测窗口”对接收到的信号在一给定的时间范围内积分且其输出由一相位控制器保持为零。

同其他已知的装置一样，以上所述的装置，其最小纯数字增量受滑动部分电极间距T/N的数量级的限制，因此需要更为灵敏的电子模拟内插装置，因为滑动部分的电极间距与要获得的分辨率之比较高。本发明的目的是采用一种相对来说比较简单的方法增加测量的精度。为此，传感器滑动部分的电极在电气上划分成M个组，每组包括N个相邻电极，电子装置能够在每一组上产生周期间隔且相互延时的两个信号部分中的一个，由一控制电路通过将上述组从一个信号部分转接至另一部分来改变发射电极上的信号的结构。

这种技术的优点在于装置的数字增量远小于发射电极间距T/N，因此使得在大多数情况下，不再需要采用模拟内插。

更具体地说，所述电子装置可以分别转接每个包括N个发射电极的电极组，而不必如已有技术那样必须同时转接所有的发射电极。

假如有每组为N个发射电极的M个电极组，则在测量方向上一组间隔T/N（对应于一个电极）的位移，会产生一个该电极组合的平均等效位移T/（M·N），只要N足够大（8或更大）使得测量电容（measuring    capacities）的变化程度在T/N范围内保持恒定且M组发射电极组的测量电容（measuring    capacities）都相同。

如果后一要求不能满足，那么把控制信号适当地分布到不同电极组可以解决这一困难。这也是必须将各组之间结构偏差保持在最小程度的另一个原因。这可以使局部扰动所产生的影响成为最小。

附图所示是本发明的实施例和解释性图表：

图1是本发明传感器的示意图。

图2是信号发生器输出的真值表。

图3是一个转接组的详图。

图4表示发射电极上的信号结构。

图1表示了本发明的传感器的示意图。下面将要加以描述的一个电子部分可在滑动部分40的每一发射电极1到32处产生一个信号。带状部分50面对着滑动部分40。为了易于理解，图中将滑动部分和带状部分的距离夸大了。带状部分上的奇数接收电极51和偶数接收电极52接收对面的发射电极发出的信号。两个收集电极41和42分别收集来自奇数接收电极51和偶数接收电极52的信号。

发射电极产生的电场在测量方向上近似于是周期性的，平均周期约为2T。以下将给出电场的可能结构的例子。

在奇数电极上接收到的信号与偶数电极上接收到的信号近似反相。屏蔽电极43防止了发射电极与收集电极之间的直接耦合。收集电极41、42连接到差动比较器61的“+”“-”端，此差动比较器61作用于校正逻辑单元62，后者又作用于二进制计算机63。信号发生器64受计算机63的重负载输出Q6、Q5、Q4的控制。时基60保证所有信号同步。信号发生器64的输出G1到G8由转接组65a-65h连接到发射电极1-32。每个转接组65和四个相邻发射电极相连，因而N＝4。实际上，N值选得大些，等于8或8以上，能省去前述非线性内插，因而较为有利。

信号发生器64有2N个输出G1-G8，这是合乎逻辑的。因为所述实施例的接收电极有不同的安排，有必要提供一个空间周期约为2T的信号结构，那就是说对应于2N个电极。