[发明专利]一种电场式时栅角位移传感器

摘要

本发明公开一种电场式时栅角位移传感器，包括转子和定子，转子基体表面覆有一圈等间距的双正弦形电极；定子基体表面均匀地覆有一圈扇环形或曲面矩形电极，电极底部有定子引线，电极与引线之间有绝缘层，电极表面覆有绝缘保护层，形成一种多层结构；转子基体与定子基体同轴安装，并留有一定间隙δ；转子基体绕轴心相对转动；定子一个周期内的4个电极分别连接相位为0°，90°，180°，270°的等幅等频正弦激励电压，转子电极上产生的行波信号Uo与一路相位固定的同频参考信号Ur进行比相；两路信号的相位差由插补的时钟脉冲表示，再通过变换得到角位移值。它结构简单，功耗低，对机械安装精度要求低，可实现任意360°范围内的高精度角位移测量。

主权项

一种电场式时栅角位移传感器，包括转子和定子两部分，其特征是：所述转子的转子电极(1‑1)数量为m，它们在转子基体(1)表面等间距地覆有一圈；所述定子的定子电极(2‑1)数量为4m，它们在定子基体(2)表面均匀地覆有一圈，其中定子电极的第4n+1号电极连成一组，组成A激励相，定子电极的第4n+2号电极连成一组，组成B激励相，定子电极的第4n+3号电极连成一组，组成C激励相，定子电极的第4n+4号电极连成一组，组成D激励相，其中n＝0,2,3,···,m‑1；定子基体的A、B、C、D四个激励相分别连接相位依次相差90°的等幅等频正弦激励电压Ua、Ub、Uc、Ud；转子基体与定子基体同轴安装，转子电极(1‑1)与定子电极(2‑1)正对，并留有一定间隙δ，形成耦合电容；所述定子基体表面依次覆有4层介质膜，第一层为金属膜，加工有4条激励信号引线(2‑2)，分别将A、B、C、D各个激励相的对应定子电极连成一组；第二层为绝缘膜；第三层为金属膜，加工成所述定子电极(2‑1)；第四层为绝缘保护膜；所述定子电极(2‑1)为扇环形或曲面矩形，它们大小相同，相邻两电极之间保持一定的绝缘间距；4条激励信号引线(2‑2)为4条扁平环状导线且沿圆柱径向并排位于定子电极(2‑1)下方中部或者4条激励信号引线(2‑2)为4条环状导线且沿圆柱轴向并排位于定子电极(2‑1)外侧中部；所述转子电极(1‑1)沿圆周方向展开后的形状为两个正弦向下相对形成的双正弦形，相邻转子电极(1‑1)之间通过引线连接，转子电极长度略小于定子电极长度，宽度为一个定子电极宽度与一个所述绝缘间距之和，相邻两转子电极之间间隔3个转子电极宽度；当转子基体与定子基体相对转动，在转子电极上产生一路行波信号Uo，该行波信号和一路同频率的参考信号Ur经整形电路整形后，由比相电路进行比相；两路信号的相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，再经过标度变换得到转子基体相对于定子基体的角位移值。