[发明专利]一种基于组合调制原理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组合调制原理的绝对式时栅角位移传感器，转子基体下表面设有感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ和反射电极，感应电极Ⅰ、Ⅱ分别与反射电极相连；定子基体上表面设有激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ和接收电极，先对激励电极Ⅱ的四个激励相分别施加四路激励信号，此时激励电极Ⅰ不工作，在接收电极上输出第一路差动正弦行波信号并存储结果，然后将四路激励信号切换到激励电极Ⅰ的四个激励相，此时激励电极Ⅱ不工作，在接收电极上输出第二路差动正弦行波信号，利用第一路、第二路差动正弦行波信号计算绝对角位移值。该传感器采用相对简单的分时处理方式，彻底消除了交叉干扰，更容易实现绝对角位移测量，采用反射结构，转子无需引线，可靠性更好。

技术领域

本发明涉及精密角位移传感器，具体涉及一种基于组合调制原理的绝对式时栅角位移传感器。

背景技术

角位移传感器分为增量式和绝对式两种。与增量式相比，绝对式角位移传感器具有开机无需复位，立刻获得绝对角度信息和无累计误差等优势，提高了工作效率和可靠性，因而逐渐成为角位移传感器的发展趋势。目前使用广泛的是绝对式光电编码器，它主要通过编码实现绝对定位，但是编码解码过程复杂。另外，需要利用精密刻线作为空间基准来实现精密测量，但是刻线的宽度受到光学衍射极限的限制。近年来由国内自主研发的时栅位移传感器，采用时间测量空间的方式，不需要进行精密的刻线，能实现精密测量，但仍然存在如下问题：(1)采用增量计数方式，存在累计误差；(2)激励信号从传感器的定子基体上的激励电极接入，感应信号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，并且信号输出线的安装较为麻烦，在工业应用中长时间的高速运转情况下，信号输出线的磨损严重，从而导致传感器可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于组合调制原理的绝对式时栅角位移传感器，以在实现绝对角位移测量的同时扩大应用范围，提高传感器可靠性，增强工业适应性。

本发明所述的基于组合调制原理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Ⅰ，定子基体上表面设有与感应电极Ⅰ正对的激励电极Ⅰ，所述激励电极Ⅰ由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片Ⅰ沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₁+1号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成A₁激励相，第4n₁+2号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成B₁激励相，第4n₁+3号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成C₁激励相，第4n₁+4号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成D₁激励相，n₁依次取0至M₁-1的所有整数，M₁表示激励电极Ⅰ的对极数。

所述定子基体上表面设有激励电极Ⅱ和差动结构的接收电极，激励电极Ⅱ位于激励电极Ⅰ的内侧，接收电极位于激励电极Ⅱ的内侧；所述转子基体下表面设有与激励电极Ⅱ正对的感应电极Ⅱ和与接收电极正对的反射电极。

所述激励电极Ⅱ由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片Ⅱ沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₂+1号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成A₂激励相，第4n₂+2号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成B₂激励相，第4n₂+3号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成C₂激励相，第4n₂+4号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成D₂激励相，n₂依次取0至M₂-1的所有整数，M₂表示激励电极Ⅱ的对极数。