[发明专利]一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器

说明书

本发明公开了一种基于交变电场的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；定子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角位移值，将精测角位移值与粗测对极定位值相结合得到绝对角位移值。该传感器能实现绝对角位移测量，同时扩大应用范围，增强工业适应性。

技术领域

本发明涉及精密角位移传感器，具体涉及一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器。

背景技术

传统的精密位移测量主要是采用光栅、磁栅和容栅等栅式传感器，其测量基准采用的是空间均分的周期性栅线，通过对栅线的计数而得到角位移量。为了提高测量精度和分辨率，这些栅式传感器采用精密刻线且需要依靠高精度电子细分技术，复杂严苛的刻线工艺和电子细分电路，从而造成传感器的成本高，抗干扰能力差。近年来研制出一种以时钟脉冲作为位移测量基准的时栅传感器，并在此基础上研制出了一种电场式时栅角位移传感器(公开号为CN103968750A)，这种传感器以高频时钟脉冲作为测量基准，采用平行电容板构建交变电场进行精密位移测量，虽然能够实现精密测量，但是其仍然存在如下问题：(1)采用增量计数方式，存在累计误差且只能识别一个周期内的角位移量；(2)感应信号是从转子基体上的转子电极输出，转子基体上需要引信号输出线，有些场合不能使用，应用范围窄。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器，以实现绝对角位移测量，同时扩大应用范围，增强工业适应性。

本发明所述的基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器，包括定子基体和与定子基体同轴安装的转子基体，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感应电极，定子基体上表面设有与感应电极正对的激励电极，所述激励电极由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₁+1号扇环形极片连成一组，组成A激励相，第4n₁+2号扇环形极片连成一组，组成B激励相，第4n₁+3号扇环形极片连成一组，组成C激励相，第4n₁+4号扇环形极片连成一组，组成D激励相，n₁依次取0至M₁-1的所有整数，M₁表示激励电极的对极数。