[发明专利]高分辨率鉴相式容栅位移传感器及其制作方法

说明书

本发明属于鉴相式容栅位移传感技术。

鉴相式容栅传感器的付栅栅条一直采用按八路驱动器输出相位秩序依次排列，为了提高传感器精度，栅条为多组并联输出，以取得平均效应，这样就带来了栅条连线交叉的问题，布线只能采用双面布线，用金属化小孔连接两面线路，由于金属化小孔不能做得很小(0.3mm以下金属化小孔在印制线路板制做上是极为困难的)，所以栅条间矩不能做得很小，而缩小栅条间矩正是提高鉴相式容栅位移传感器分辨率的有效方法，例如要使鉴相式容栅位移传感器的分辨率提高到0.001mm，则其付栅节距要缩小到原有分辨率为0.01mm节距的1/10，即为0.508mm，而在付栅上每个节距包含八条输出栅条，其栅条间距为0.0635mm，若此时仍采用金属化小孔连接两面线路，已属不可能，现在鉴相式容栅位移传感器付栅材料是用环氧玻璃纤维布板，使用此种材料有两大缺点；一是材料的尺寸稳定性差；二是栅条制作只能采用印制线路板制作，栅条尺寸很难做细，同时金属化孔也难做到很小，本人申请的发明专利《分布式鉴相型容栅位移传感器》(92110055.8)，提出用分布式的布线方法，是解决上述问题的一有较方法，但其设想中仍有许多缺陷，如：在付栅与主栅的有效偶合面积内存在栅条的分组连线，影响了鉴相式容栅位移传感器的精度提高，甚至使鉴相式容栅位移传感器无法正常工作，栅条间无地屏蔽，主、付栅偶合时的杂散电容大大影响了签相式容栅位移传感器精度的提高，栅条的分布没有严格的分布规律等。感器精度的相应提高和稳定，应用多层布线工艺，可减少由于节距缩小而带来的制作困难。

以下参照附图及实例对本发明作进一步说明

图1分布式排列容栅传感器分析图

图2采用多层布线工艺制作副栅的结构示意图

图3副栅与电路连接示意图

图4副栅分布式排列另一种形式示意图

实施例1，传感器包括附图1，左侧所示的副栅和右侧所示的主栅，主栅和副栅的移动方向与位移和测量方向一致，其中副栅上有多路同时从多个节距并列发出不同相位角信号的输出栅条(1)，输出栅条(1)与移动方向垂直，且各路输出栅条(1)在一节距中的相对位置是固定的，副栅上还有与输出栅条(1)垂直放置的接收极板(2)，主栅由若干个独立的反射极板(5)组成，反射极板(5)面向输出栅条(1)和接收极板(2)放置，副栅上的输出栅条(1)节距与主栅上的反射极板(5)间距相等，鉴相式容栅集成电路利用上述反射极板(5)通过上述输出栅条(1)和接收极板(2)之间的电容藕合测量主、副栅的相对移动，副栅上同一节距内的同组按输出相位角顺序依次排列的多路输出栅条(1)被分别分散到多个节距中，排列在接收极板(2)两侧，各输出栅条(1)在各节距中的相对位置仍按输出相位角顺序排列，副栅上同组被分散到多个节距中的多路输出栅条(1)在主栅上对应的反射极板(5)的相对位置仍按输出相位角顺序位置排列，所以副栅上的接收极板(2)所接收到的藕合信号与原来同组多路输出栅条(1)按输出相位角顺序依次排列时副栅上的接收极板(2)所得到的藕合信号一样，因而其通过鉴相式容栅集成电路处理后的显示值也是一样的，本实施例选用八路输出栅条，并将输出相位角为0、180、45、225,90、270,135、315等输出相位角相差180的两路输出栅条(1)排布在同一节距内，使相邻两输出栅条(1)之间有较大的空隙，可在输出栅条(1)间加入地屏蔽线(3)，同样主栅上的反射极板(5)之间也有地屏蔽线(4)，这样可有效的减少杂散电容对精度的影响。

由附图2、3所示，根据上述副栅排列方式，副栅采用玻璃、陶瓷(或其他特性相似的材料)等物理性能稳定，表面容易加工平整的材料为基体(7)，并应用多层布线工艺制作，即基体(7)表面有两层导电层(6)分另制作输出栅条(1)和连线，在两层导电层(6)之间有绝缘层(8)，两层导电层(6)通过绝缘层(8)上的窗口(10)将接点连通，在外层导电层(6)表面涂敷有保护层(9)，保护层(9)选用质地坚硬，耐摩擦的绝缘材料制作，从而有效的保护导电层(6)的图形，副栅的引出端与电路板(11)通过金属引脚(12)连通。

由以上所述的副栅的输出栅条(1)排列方式和制作方法，可以清楚的知道，应用上述方式及方法，传感器通过同时缩小主栅和副栅的节距来提高分辨率变得非常简便，同时采用上述材料为基体(7)，可保证传感器的精度的相应提高和稳定，

实施例2，如图4所示，副栅的各输出栅条(1)排列在接收极板(2)的一侧，同样采用上述排列规律和制作方法，此种排列方式可减少主栅和副栅的宽度。