[发明专利]一种双列式二维时栅直线位移传感器

摘要

本发明公开了一种双列式二维时栅直线位移传感器，包括定尺和动尺，定尺包括定尺基体和采用矩形波绕线的第一、第二、第三、第四激励线圈，动尺包括动尺基体和采用半正弦绕线方式绕制的第一、第二、第三、第四感应线圈；第一、第二、第三、第四激励线圈中通入激励电流；当动尺相对定尺运动时，第一、第二感应线圈串联叠加输出X向行波信号，第三、第四感应线圈串联叠加输出Y向行波信号，该X、Y向行波信号再分别与同频率参考信号进行比相，相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，经换算后得到X、Y方向的直线位移。该传感器结构简单，测量分辨力高，易批量制造，成本低。

主权项

1.一种双列式二维时栅直线位移传感器，包括定尺(1)和与定尺平行正对且留有间隙的动尺(2)，其特征在于：所述定尺(1)包括定尺基体(11)，设在定尺基体正对动尺一面且沿X方向相互平行的第一、第二激励线圈(12、13)，设在第一、第二激励线圈之上的第二布线层(16)和设在第二布线层(16)内且沿Y方向相互平行的第三、第四激励线圈(14、15)；所述第一、第二激励线圈(12、13)都沿X方向呈矩形波绕制，该矩形波的幅值为L₁、周期为W₁、占空比为0.5，第二激励线圈(13)的起始位置与第一激励线圈(12)的起始位置相差所述第三、第四激励线圈(14、15)都沿Y方向呈矩形波绕制，该矩形波的幅值为L₂、周期为W₂、占空比为0.5，第四激励线圈(15)的起始位置与第三激励线圈(14)的起始位置相差所述动尺(2)包括动尺基体(21)和设在动尺基体正对定尺一面的第一、第二、第三、第四感应线圈(22、23、24、25)；所述第一感应线圈(22)沿周期为W₁的曲线绕制，形成第一感应线圈绕线轨迹，所述第二感应线圈(23)沿周期为W₁的曲线绕制，形成第二感应线圈绕线轨迹，其中，i₁依次取值0至j₁‑1中的所有整数，j₁为整数且0＜j₁＜N₁，N₁表示第一、第二激励线圈的矩形波周期数，b₁为常数，且b₁不等于0，A₁表示第一、第二感应线圈绕线轨迹的幅值，且A₁＜L₁；所述第三感应线圈(24)沿周期为W₂的曲线绕制，形成第三感应线圈绕线轨迹，所述第四感应线圈(25)沿周期为W₂的曲线绕制，形成第四感应线圈绕线轨迹，其中，i₂依次取值0至j₂‑1中的所有整数，j₂为整数且0＜j₂＜N₂，N₂表示第三、第四激励线圈的矩形波周期数，b₂为常数，且b₂不等于0，A₂表示第三、第四感应线圈绕线轨迹的幅值，且A₂＜L₂；第一感应线圈(22)与第二感应线圈(23)串联，第三感应线圈(24)与第四感应线圈(25)串联，第一感应线圈(22)与第一激励线圈(12)正对平行，第二感应线圈(23)与第二激励线圈(13)正对平行，第三感应线圈(24)与第三激励线圈(14)正对平行，第四感应线圈(25)与第四激励线圈(15)正对平行；所述定尺(1)还包括设在第二布线层(16)之上的定尺绝缘层(17)；所述动尺(2)还包括设在第一、第二、第三、第四感应线圈(22、23、24、25)之下的动尺绝缘层(26)；定尺(1)的第一、第二激励线圈(12、13)中通入两相对称激励电流，第三、第四激励线圈(14、15)中通入两相对称激励电流，当动尺(2)与定尺(1)发生相对运动时，第一、第二感应线圈(22、23)输出两路感应信号，经串联叠加形成X向行波信号，第三、第四感应线圈(24、25)输出两路感应信号，经串联叠加形成Y向行波信号，将该X向、Y向行波信号分别与同频率参考信号进行比相，相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，经换算后得到动尺相对定尺在X方向和Y方向的直线位移。