[发明专利]一种基于交变电场的绝对式时栅直线位移传感器

摘要

本发明公开了一种基于交变电场的绝对式时栅直线位移传感器，包括动尺基体和定尺基体，动尺基体下表面设有反射电极Ⅰ、感应电极、反射电极Ⅱ，反射电极Ⅰ、Ⅱ分别与感应电极相连；定尺基体上表面设有接收电极Ⅰ、激励电极和接收电极Ⅱ，激励电极的四个激励相分别连接四路激励信号，接收电极Ⅰ输出第一路精测正弦行波信号，接收电极Ⅱ输出第二路精测正弦行波信号，利用第一路与第二路精测正弦行波信号的相位差计算粗测对极定位值，利用第一路或者第二路精测正弦行波信号计算精测直线位移值，将精测直线位移值与粗测对极定位值相结合得到绝对直线位移值。该传感器的粗测信号与精测信号差异性较小，能更容易实现绝对定位，同时应用范围广。

主权项

1.一种基于交变电场的绝对式时栅直线位移传感器，包括动尺基体(1)和定尺基体(2)，动尺基体下表面与定尺基体上表面正对平行，并留有间隙，动尺基体下表面设有感应电极(1‑1)，定尺基体上表面设有与感应电极(1‑1)正对的激励电极(2‑1)，所述激励电极(2‑1)由一排大小相同、极距为W的矩形极片沿测量方向等间距排列组成，其中，第4n₁+1号矩形极片连成一组，组成A激励相，第4n₁+2号矩形极片连成一组，组成B激励相，第4n₁+3号矩形极片连成一组，组成C激励相，第4n₁+4号矩形极片连成一组，组成D激励相，n₁依次取0至M₁‑1的所有整数，M₁表示激励电极的总对极数；其特征是：所述定尺基体上表面设有差动式的接收电极Ⅰ(2‑2)和差动式的接收电极Ⅱ(2‑3)，接收电极Ⅰ(2‑2)位于激励电极(2‑1)的一侧，接收电极Ⅱ(2‑3)位于激励电极的另一侧，接收电极Ⅰ、接收电极Ⅱ的起始端与激励电极(2‑1)的起始端对齐，接收电极Ⅰ、接收电极Ⅱ沿测量方向的长度大于或者等于激励电极沿测量方向的长度，所述动尺基体下表面设有与接收电极Ⅰ正对的反射电极Ⅰ(1‑2)和与接收电极Ⅱ正对的反射电极Ⅱ(1‑3)；所述感应电极(1‑1)由一排大小相同、极距为W且高度小于矩形极片高度的双正弦形极片以正弦边沿着测量方向的方式等间距排列组成，其中，第4n₂+1号双正弦形极片连成一组，组成A感应组，第4n₂+2号双正弦形极片连成一组，组成B感应组，第4n₂+3号双正弦形极片连成一组，组成C感应组，第4n₂+4号双正弦形极片连成一组，组成D感应组，n₂依次取0至M₂‑1的所有整数，M₂表示感应电极的总对极数；所述反射电极Ⅰ(1‑2)由四个大小相同且分别与A、B、C、D感应组相连的反射组Ⅰ组成，所述反射电极Ⅱ(1‑3)由四个大小相同且分别与A、B、C、D感应组相连的反射组Ⅱ组成；测量时，动尺基体与定尺基体相对平行移动，对定尺基体的A、B、C、D激励相分别施加相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励电压，接收电极Ⅰ上产生相位相差180°的同频等幅的第一、第二行波信号，接收电极Ⅱ上产生相位相差180°的同频等幅的第三、第四行波信号，第一行波信号与第二行波信号经减法电路合成第一路精测正弦行波信号，第三行波信号与第四行波信号经减法电路合成第二路精测正弦行波信号，第一路精测正弦行波信号或者第二路精测正弦行波信号经处理后得到精测直线位移值，第一路精测正弦行波信号与第二路精测正弦行波信号比相后的相位差经处理后得到粗测对极定位值，将精测直线位移值与粗测对极定位值相结合得到绝对直线位移值。