[发明专利]一种基于交变电场的差极反射型绝对式时栅角位移传感器

摘要

本发明公开了一种基于交变电场的差极反射型绝对式时栅角位移传感器，包括转子基体和定子基体，转子基体下表面设有感应电极Ⅰ、反射电极Ⅰ、反射电极Ⅱ和感应电极Ⅱ，感应电极Ⅰ、Ⅱ分别与反射电极Ⅰ、Ⅱ相连；定子基体上表面设有激励电极Ⅰ、接收电极Ⅰ、接收电极Ⅱ和激励电极Ⅱ，先对激励电极Ⅱ的四个激励相分别施加四路激励信号，此时激励电极Ⅰ不工作，在接收电极Ⅱ上输出第一路差动正弦行波信号，然后将四路激励信号切换到激励电极Ⅰ的四个激励相，此时激励电极Ⅱ不工作，在接收电极Ⅰ上输出第二路差动正弦行波信号。该传感器以相对简单的分时处理方式便能实现高精度绝对角位移测量，转子无需引线，工业适应性更强。

主权项

1.一种基于交变电场的差极反射型绝对式时栅角位移传感器，包括定子基体(1)和与定子基体(1)同轴安装的转子基体(2)，转子基体下表面与定子基体上表面正对平行，并留有间隙，转子基体下表面设有差动式的感应电极Ⅰ(21)，定子基体上表面设有与感应电极Ⅰ(21)正对的激励电极Ⅰ(11)，所述激励电极Ⅰ(11)由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片Ⅰ沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₁+1号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成A₁激励相，第4n₁+2号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成B₁激励相，第4n₁+3号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成C₁激励相，第4n₁+4号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成D₁激励相，n₁依次取0至M₁‑1的所有整数，M₁表示激励电极Ⅰ的对极数；其特征是：所述定子基体上表面设有激励电极Ⅱ(12)、差动式的接收电极Ⅰ和差动式的接收电极Ⅱ，所述转子基体下表面设有差动式的感应电极Ⅱ(22)、差动式的反射电极Ⅰ和差动式的反射电极Ⅱ，感应电极Ⅱ与激励电极Ⅱ正对，反射电极Ⅰ与接收电极Ⅰ正对且与感应电极Ⅰ相连，反射电极Ⅱ与接收电极Ⅱ正对且与感应电极Ⅱ相连；所述激励电极Ⅱ(12)由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片Ⅱ沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₂+1号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成A₂激励相，第4n₂+2号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成B₂激励相，第4n₂+3号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成C₂激励相，第4n₂+4号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成D₂激励相，n₂依次取0至M₂‑1的所有整数，M₂表示激励电极Ⅱ的对极数，M₂＝M₁‑1；所述感应电极Ⅰ(21)由一圈相同的双正弦形极片Ⅰ沿圆周方向等间隔排布组成，该双正弦形极片Ⅰ所对的圆心角等于所述扇环形极片Ⅰ所对的圆心角，其中，第2n₃+1号双正弦形极片Ⅰ连成一组，组成A₁感应组，第2n₃+2号双正弦形极片Ⅰ连成一组，组成B₁感应组，n₃依次取0至M₁‑1的所有整数；所述感应电极Ⅱ(22)由一圈相同的双正弦形极片Ⅱ沿圆周方向等间隔排布组成，该双正弦形极片Ⅱ所对的圆心角等于所述扇环形极片Ⅱ所对的圆心角，其中，第2n₄+1号双正弦形极片Ⅱ连成一组，组成A₂感应组，第2n₄+2号双正弦形极片Ⅱ连成一组，组成B₂感应组，n₄依次取0至M₂‑1的所有整数；工作时，转子基体与定子基体相对平行转动，先对A₂、B₂、C₂、D₂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信号，此时激励电极Ⅰ不工作，接收电极Ⅱ上输出相位相差180°的同频等幅的第一、第二行波信号，经减法电路后获得第一路差动正弦行波信号U_o1并存储，然后迅速将所述的四路同频等幅正弦激励电信号切换到A₁、B₁、C₁、D₁激励相上，此时激励电极Ⅱ不工作，接收电极Ⅰ上输出相位相差180°的同频等幅的第三、第四行波信号，经减法电路后获得第二路差动正弦行波信号U_o2，第二路差动正弦行波信号U_o2经处理后得到精测角位移值，第一路差动正弦行波信号U_o1与第二路差动正弦行波信号U_o2比相后的相位差经处理后得到粗测对极定位值。