[实用新型]容栅角位移传感器

说明书

本实用新型涉及传感器，更具体地说是一种用于数显量具的容栅角位移传感器。

现在，容栅传感器已被广泛应用在电子数显量具上，诸如电子数显卡尺、电子数显表、电子千分尺等等。所谓容栅传感，是指以两极板之间形成的电容耦合来传递信号，又因为发射极板呈栅条状，所以称为容栅传感器。其工作原理是：通过主、副栅相对运动采集位移信号，经传感器转换为相应的电信号后，送入处理电路进行数据处理并输出数字信号，从而获得测量结果。传统的容栅角位移传感器均为反射式结构，即发射极栅条与接收极板制作在同一块圆形基片的平面上(以圆心点为中心，外圆放射状布满栅条，内圆布接收极板)作副栅，且发射极的栅条为连续排列，反射极板则制作在另一圆形基片上作主栅，两基片相对安装，驱动信号从栅条发出，经反射板折射回接收极板，改变主、副栅的角位移距离，电容量跟随相应变化，电参量也随之产生相应变化，从而实现角位移测量。但是，由于传感器的灵敏度很高，要求非接触的主、副栅之间的距离必须限定在最佳的数值范围内，并且在移动过程中保持恒定，否则，就会产生附加误差，这在制造工艺上是很难做到的，所以，这种结构的传感器测量误差是比较大的，只适于要求不高的低精度测量使用。此外，发射栅条的连续排列，各栅条之间的节距还不能做得过小，因为每一栅条必须与一路驱动信号线连接，节距过小将使布线连接发生困难，节距大整体体积也大，因此它还存在体积大、使用不方便的缺陷。

本实用新型的目的是提供一种容栅角位移传感器，它可以减少测量误差，提高精度、缩小传感器的体积。

为了达到上述目的，本实用新型采取了下述的技术解决方案：该容栅角位移传感器包括主栅和副栅，其特征在于：主、副栅都是圆盘形的；主栅由透射板构成，它是一导电薄片，其上以圆心点为中心开有一条条规则的，均匀分布的辐射状扇形通孔；副栅由发射极板和接收极板构成，它们分别置于主栅的两面，发射面与接收面相对安装；发射极板是在绝缘体基板上涂布以圆心点为中心的、按组分布的一条条辐射状导电栅条，组与组之间有导电体围绕屏蔽，每一栅条均向耦合区域外延伸，有规律扩散并与相应的导电孔连接；接收极板也是在绝缘体基板上涂布有与发射极板面积相应的平板形导电体接收面。

主栅的透射板也可以是用介电常数合适的绝缘板作载体，在面上涂布导电体成型的薄片。

副栅的发射极板与接收极板应保持最佳的恒定距离。

副栅的发射极板上的组间夹角等于主栅透射板上的扇形通孔的相邻夹角，或者该夹角的整数倍，导电栅条与屏蔽体之间的夹角a等于两栅条相邻夹角β。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：1、测量精度能提高1倍以上，达到中等偏上水平。2、体积缩小1/3。3、发射栅条按组分列可采用小节距，在固定直径的圆内增加栅条数量，布线连接容易。4、可降低加工设备的精度要求、降低生成本、提高劳动生产率。5、通用于各类测量角位移的数显量具、量仪，也可用于其它需要测量或控制相对角位移的装置和产品。

图1是该容栅角位移传感器的分解图。

图2是图1中发射极板1的局部放大图。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述。

在图1、图2中，2是透射板，也称为主栅，它是圆形的，用导电薄片制作出规则的、均匀分布的扇形通孔，或者用介电常数合适的绝缘体薄片如玻璃、塑料等作载体，涂镀一薄层导电膜，制作出规则的、均匀分布的扇形图形亦可。1是发射极板，3是接收极板，合称为副栅，都是圆形的，因为发射极板与接收极板是分开的，所以又称为分体式副栅，它们分别置于主栅的两面，发射极板1与接收极板3应保持最佳的恒定距离。发射极板一般为单独制作；接收极板可单独制作，也可以直接制作在印制电路板上。单独制作的方法是，在薄片的绝缘体基板上涂镀一薄层导电膜并按设计要求制作出与发射极板面积相应的导电体接收面，并有引出线与驱动信号的公共端连接。由图可见，发射极板上的发射极4是栅条状的，并且按组分列，8条为一组，每条通过一个导电孔与一路驱动信号连接，组间设隔离屏蔽极5接地，各组之间的夹角等于透射板2上扇形通孔的相邻夹角或该角的整数倍，屏蔽极5与栅条之间的夹角a等于单个发射极栅条的相邻夹角β。各组的发射极栅条4向耦合区域外延伸，有规律地扩散并与相应的导电孔6相连接(见图2)。