[发明专利]一种平面二维时栅位移传感器

权利要求书

1.一种平面二维时栅位移传感器，包括上下平行相对布置的定阵面(1)和动阵面(2)，其特征在于： 

所述定阵面(1)由定阵面基体和布置于定阵面基体表面的激励线圈组成；所述激励线圈具有四组，分别为第一组激励线圈(11)、第二组激励线圈(12)、第三组激励线圈(13)和第四组激励线圈(14)，它们分别布置在相互绝缘的四层中；每组激励线圈都由单层或多层完全相同的激励线圈线阵构成，其中激励线圈线阵由多个相同激励线圈单元沿一个方向依次排列串联构成，且相邻两个激励线圈单元的中心距为一个极距W；其中任意两组激励线圈的激励线圈线阵沿X方向排列，且激励线圈线阵的起始位置沿X方向错开W/4；另外两组激励线圈的激励线圈线阵沿与之垂直的Y方向排列，且激励线圈线阵的起始位置沿Y方向错开W/4； 

所述动阵面(2)为单个，由动阵面基体和布置于动阵面基体表面的感应线圈组成；感应线圈由第一感应线圈单元(21)和第二感应线圈单元(22)沿X方向并排排列构成，两个感应线圈单元中心距为W/2；第一感应线圈单元(21)由尺寸、匝数均相同的两个正绕平面矩形感应线圈沿Y方向依次排列串联构成；第二感应线圈单元(22)由尺寸、匝数均相同的1个正绕平面矩形感应线圈和1个反绕平面矩形感应线圈沿Y方向依次排列串联构成； 

定阵面(1)的四组激励线圈分别接交流激励电流，在定阵面表面产生的磁场强度为四组激励线圈产生的磁场强度之和；当动阵面(2)与定阵面(1)发生相对运动时，第一感应线圈单元(21)和第二感应线圈单元(22)分别感应出幅值恒定相位移动的感应信号，将两路感应信号与激励信号分别进行鉴相处理，相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，经换算后得到动阵面相对于定阵面在X方向和Y方向的直线位移。 

2.根据权利要求1所述的平面二维时栅位移传感器，其特征是：所述激励线圈单元由尺寸、匝数均相同的1个正绕平面矩形螺旋激励线圈和1个反绕平面矩形螺旋激励线圈并排排列、首尾相接构成；正绕平面矩形螺旋激励线圈和反绕平面矩形螺旋激励线圈的中心距为半个极距，即W/2；沿排列方向，正绕或反绕 平面矩形螺旋激励线圈由内到外的第m匝线圈与线圈中心的距离为： 其中m＝1,2，…，n，n为正绕或反绕平面矩形螺旋激励线圈的总匝数；正绕平面矩形螺旋激励线圈和反绕平面矩形螺旋激励线圈的最外匝间距为：

3.根据权利要求1所述的平面二维时栅位移传感器，其特征是：所述激励线圈中排列方向相同的两组激励线圈分别连接频率相同、相角相差90°的交流激励电信号。 

4.根据权利要求1所述的平面二维时栅位移传感器，其特征是：所述激励线圈中沿同一方向排列的激励线圈单元的极距相同；沿不同方向排列的激励线圈极距可以相同也可以不同。 

5.根据权利要求1所述的平面二维时栅位移传感器，其特征是：所述第一感应线圈单元(21)和第二感应线圈单元(22)中分别包含的两个平面矩形感应线圈最外匝间距为中心距为W/2。 

6.根据权利要求1所述的平面二维时栅位移传感器，其特征是：第一感应线圈单元和第二感应线圈单元之间的中心距为(2p+1)W/2时，其中p为0、1、2...，每个感应线圈单元中的两个平面矩形感应线圈之间的中心距为qW/2，其中q为0、1、2...。 

7.根据权利要求1或5或6所述的平面二维时栅位移传感器，其特征是：所述第一感应线圈单元(21)和第二感应线圈单元(22)中的正绕或反绕平面矩形感应线圈可以为单匝或多匝，可以为单层或多层串联；当为多层串联排布时，各层感应线圈沿垂直于动阵面的方向依次上下布置且各层感应线圈的中心连线垂直于动阵面，中间由绝缘材料间隔。