[发明专利]单码道绝对式时栅角位移传感器

说明书

本发明公开了一种单码道绝对式时栅角位移传感器，包括定子、转子和信号处理电路，定子由定环形导磁体和环形印制电路板构成，环形印制电路板上布有激励线圈和感应线圈，激励线圈由第一线圈和第二线圈组成，感应线圈由增量感应线圈和第一、第二绝对感应线圈组成；转子为开设有多个扇环形通槽的动环形导磁体；第一、第二线圈中分别通入两相对称激励电流，增量感应线圈和第一、第二绝对感应线圈中产生的感应信号将发生周期性变化，上述感应信号与激励信号输入至信号处理电路，经处理后得到转子的绝对位移值。该传感器能减少感应线圈数量，提高传感器的响应速度。

技术领域

本发明属于精密位移测量领域，具体涉及一种单码道绝对式时栅角位移传感器。

背景技术

位置信息是最基础的一类信息，以获取精确位置信息为目标的位移传感器技术已成为各领域一项通用的基础性技术。位移传感器也成为了实现精确运动和定位控制不可或缺的重要功能部件。绝对式位移传感器由于具备了比增量式位移传感器更快的响应速度、更高的工作效率、更好的抗干扰能力和更优的数据可靠性，已成为当今位移传感器的发展趋势。

时栅角位移传感器由于具有测量精度高、抗干扰能力强、稳定性好、成本低廉等优点，在精密位移测量领域获得了越来越广泛的应用。现有时栅角位移传感器主要采用粗机加精机(即两个传感器)的组合方式实现绝对位移测量。其中，粗机输出与测量位置一一对应的单周期信号，用于实现绝对测量，但精度不高；精机则输出与测量位置非一一对应的多周期信号，用于实现增量式测量，且精度较高。在这种组合方式下，粗机和精机的激励磁场会互相耦合到对方的感应线圈上，使粗机和精机的测量精度均达不到独立工作时的水平。

CN106767386A公开了一种绝对式时栅角位移传感器，可避免出现激励磁场互相耦合问题，实现高精度的绝对位移测量；但其存在8个感应线圈，因而会产生8路感应信号，这对后期信号处理的要求较高，且会影响传感器的响应速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种单码道绝对式时栅角位移传感器，以减少感应线圈数量，提高传感器的响应速度。

本发明所述的单码道绝对式时栅角位移传感器，包括定子、转子和信号处理电路，定子与转子同轴正对平行安装，且留有间隙，定子由定环形导磁体和粘贴在定环形导磁体一端面上的环形印制电路板构成，所述环形印制电路板为多层结构，且其上布有相互绝缘的激励线圈和感应线圈，转子为沿圆周开设有多个扇环形通槽的动环形导磁体，转子开设扇环形通槽的一面与环形印制电路板正对，信号处理电路包括信号调理电路、鉴相电路和微处理器。

所述激励线圈由相互绝缘的第一线圈和第二线圈组成；第一线圈由起始位置沿圆周错开幅值为A、周期为且波形呈扇环形的两条非闭合导线沿半径为R的圆周绕一圈构成，两条非闭合导线分别布于环形印制电路板的两层，且其起始端通过导线相连接、终止端作为正弦激励信号输入端；第二线圈的结构与第一线圈的结构相同且独立工作，第二线圈中通入余弦激励信号，即第二线圈也由起始位置沿圆周错开幅值为A、周期为且波形呈扇环形的两条非闭合导线沿半径为R的圆周绕一圈构成，两条非闭合导线分别布于环形印制电路板的两层，且其起始端通过导线相连接、终止端作为余弦激励信号输入端；第二线圈的起始位置与第一线圈的起始位置在环形印制电路板上沿圆周错开或其中，N表示传感器的极对数，N为偶数且N≥6，为奇数，m为整数且0≤m＜N。