[发明专利]一种相位式电子卷尺及其长度的测量方法

权利要求书

1.一种相位式电子卷尺，其特征在于，包括微处理器、锁相环、混频器、卷尺、弹性连线和采样单元，所述卷尺内具有尺条，所述尺条为一金属导体，且所述尺条的其中一表面上设有绝缘层，其中，

所述锁相环与微处理器相连，在微处理器的控制下输出两路高频信号，一路为高频主振信号，另一路为高频本振信号；

所述混频器与采样单元相连，用于将所述主振信号和本振信号直接混合后输出一第一低频信号送入所述采样单元，和/或将接到尺条上并在尺条上流过后输出的主振信号与本振信号混合后输出一第二低频信号送入所述采样单元；

所述弹性连线连接尺条，用于将流过尺条的主振信号输出；

所述采样单元与微处理器相连，根据所述第一低频信号得到其对应的第一相位值输出给微处理器，及根据所述第二低频信号得到其对应的第二相位值输出给微处理器；

所述微处理器根据所述第一相位值和第二相位值，计算得到两者的相位差值，并由所述相位差值计算得到所需测量的尺条长度，其中，所述第一低频信号和第二低频信号的频率均等于主振信号和本振信号的频率之差。

2.根据权利要求1所述的相位式电子卷尺，其特征在于，所述混频器包括第一混频器和第二混频器，其中，

所述第一混频器连接锁相环和采样单元，用于将锁相环输出的主振信号和本振信号混合，输出所述第一低频信号给采样单元；

所述第二混频器的输入端与锁相环、弹性连线相连，输出端与采样单元相连，用于将弹性连线输出的流过尺条的主振信号与锁相环输出的本振信号混合，输出所述第二低频信号给采样单元。

3.根据权利要求2所述的相位式电子卷尺，其特征在于，所述采样单元包括第一采样单元和第二采样单元，其中，

所述第一采样单元连接第一混频器和微处理器，用于将由第一低频信号得到的第一相位值输出给微处理器；

所述第二采样单元连接第二混频器和微处理器，用于将由第二低频信号得到的第二相位值输出给微处理器。

4.根据权利要求1所述的相位式电子卷尺，其特征在于，所述相位式电子卷尺还包括合路开关，其中，

所述合路开关的输入端与锁相环和微处理器相连，输出端与尺条和混频器相连，用于在微处理器的控制下将主振信号直接接入混频器，或者将主振信号接尺条。

5.根据权利要求1所述的相位式电子卷尺，其特征在于，所述微处理器通过公式D＝(θ*C)/(2Ω*f₁)计算得到所需测量的尺条长度，公式中，D为尺条长度，θ为相位差值，C为光速，Ω为圆周率π，f₁为主振信号的频率。

6.根据权利要求1所述的相位式电子卷尺，其特征在于，所述主振信号接尺条末端，同时所述弹性连线接卷尺出口处的尺条上。

7.一种相位式电子卷尺长度的测量方法，其特征在于，所述电子卷尺包括微处理器、锁相环、混频器、卷尺、弹性连线和采样单元，所述卷尺内具有尺条，所述尺条为一金属导体，且所述尺条的其中一表面上设有绝缘层，所述测量方法包括以下步骤：

所述微处理器控制锁相环输出两路高频信号，一路为高频主振信号，另一路为高频本振信号；

所述混频器将所述主振信号和本振信号直接混合后，输出一第一低频信号给所述采样单元，和/或所述混频器将接到尺条上并从尺条上流过的主振信号与本振信号混合后输出一第二低频信号给所述采样单元；

所述采样单元根据所述第一低频信号得到其对应的第一相位值输出给微处理器，及根据所述第二低频信号得到其对应的第二相位值输出给微处理器；

所述微处理器根据所述第一相位值和第二相位值，计算得到两者的相位差值，并由所述相位差值计算得到所需测量的尺条长度，其中，所述第一低频信号和第二低频信号的频率均等于主振信号和本振信号的频率之差。

8.根据权利要求7所述的相位式电子卷尺长度的测量方法，其特征在于，所述微处理器通过公式D＝(θ*C)/(2Ω*f₁)计算得到所需测量的尺条长度，公式中，D为尺条长度，θ为相位差值，C为光速，Ω为圆周率π，f₁为主振信号的频率。

9.根据权利要求7所述的相位式电子卷尺长度的测量方法，其特征在于，所述采样单元对第一低频信号和第二低频信号分别进行快速傅里叶变换，计算出各自对应的相位值。