[发明专利]一种电场式时栅角位移传感器

权利要求书

1.一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；

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。

2.根据权利要求1所述的电场式时栅角位移传感器，其特征是：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。

3.根据权利要求1所述的基于单圈多层结构的电场式时栅角位移传感器，其特征是：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绝缘间隔之和，相邻两转子电极之间间隔3个转子电极宽度。

4.根据权利要求1、2或3所述的电场式时栅角位移传感器，其特征是：所述转子电极(1-1)的形状是由[0,π]区间上的正弦曲线与x轴围成的区域和[π,2π]区间上的正弦曲线与x轴围成区域共同构成。

5.根据权利要求1、2或3所述的电场式时栅角位移传感器，其特征是：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。

6.根据权利要求1、2或3所述的电场式时栅角位移传感器，其特征是：所述转子基体(1)和定子基体(2)采用圆柱体或圆柱环，利用其圆柱上下端面或圆柱环的内外柱面来布置电极。

7.根据权利要求1、2或3所述的电场式时栅角位移传感器，其特征是：所述定子电极(2-1)的A激励相与转子电极(1-1)形成耦合电容C₁，B激励相与转子电极形成耦合电容C₂，C激励相与转子电极形成耦合电容C₃，D激励相与转子电极形成耦合电容C₄；所述循环交替变化的电容C₁、C₂、C₃、C₄两两交替工作，构成交变电场的耦合通道，使得转子电极输出行波信号U_O。