[实用新型]用于传感器装置的位移测量系统

说明书

本实用新型提供一种用于传感器装置的位移测量系统，所述传感器装置包括第一位移传感器，所述位移测量系统包括：驱动信号生成电路，用于向所述第一位移传感器输出驱动信号；第一信号处理电路，用于接收来自所述第一位移传感器的信号并且输出第一ADSO信号；以及计算设备，包括第一定时器；其中，所述第一定时器用于接收CLK512信号和所述第一ADSO信号，并且根据所述CLK512信号和所述第一ADSO信号进行计时或计数；其中，所述CLK512信号是与所述驱动信号的周期和相位相关的方波信号。本实用新型提供的位移测量系统以较低的成本实现了性能的提升，能够获得较高的测量分辨率和测量精度。

技术领域

本实用新型涉及定位及位移测量，具体来说，涉及角度和长度的定位及位移测量技术，更具体地，涉及用于传感器装置的位移测量系统。

背景技术

位移传感器通常用作测长、测角、测速、精密定位及随动跟踪等测量系统中的位置测量元件，位移传感器包括电容式传感器、感应同步器、光栅传感器等。其中，使用最广泛的是电容式传感器中的容栅传感器，其与位移测量电路构成容栅传感器位移测量系统，分为鉴相型和鉴幅型。图1示出了传统鉴相型容栅传感器位移测量系统的一个示例图，其以栅距为测量周期，通过鉴相的方式获得容栅传感器的栅极在一个周期内的位置量，并且通过辨向计数实现超过一个周期的位移测量。图1所示的传统鉴相型容栅传感器位移测量系统包括容栅传感器10和容栅传感器ASIC芯片20(下文也简称为ASIC芯片20或芯片20)，其中容栅传感器ASIC芯片20集成有晶振电路21，时钟分频电路22，多路(通常为8路)驱动及模拟开关信号生成电路23(下文也简称为驱动信号生成电路23)，容栅信号解调、放大、滤波及比较电路24(下文也简称为容栅信号处理电路24，或者信号处理电路24)，鉴相及计数电路25，位移数据处理电路26，LCD显示电路29，电压检测电路28和串行输出端口27等。

上述容栅信号处理电路24输出的信号周期(512CP)在空间上对应容栅传感器中一个栅距的长度，假设一个栅距的长度为5.08mm，则该鉴相型容栅传感器位移测量系统能分辨的最小精度为：5.08mm/512≈0.01mm≈0.0004inch。在这种情况下，容栅传感器的动栅每移动一个最小精度的单位，CSI信号的相位会发生180/256度的变化。可见，传统鉴相型容栅传感器位移测量系统的分辨率并不高，而采用这种较低分辨率的原因在于：根据有源鉴相容栅技术的测量机理，经鉴相操作得到的相位差与容栅传感器栅极的位移变化量并非完全呈线性比例关系，而是有约0.1％的偏差，因此需要采用较低的分辨率来保证一定的输出精度；此外，8路驱动信号的频率与容栅传感器中栅极的面积有较强的电气相关性，为了适应容栅传感器与芯片的阻抗匹配要求，同时为了兼顾低功耗和具有一定的分辨率，通常将容栅传感器的驱动频率设置在200Hz～500Hz之间，而将芯片的工作频率设置在100kHz～300kHz之间，这也使得测量系统的分辨率较低。

由上文的描述可见，传统鉴相型容栅传感器位移测量系统的分辨率已与芯片的工作频率固化了，要提高分辨率，目前常见的做法是减少容栅传感器的栅距。然而，受制造、装配等技术的限制，容栅传感器栅距的减少空间是非常有限的，这使得鉴相型容栅传感器位移测量系统依然难以实现高分辨率的位移测量。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的问题，根据本实用新型的一个实施例，提供一种用于传感器装置的位移测量系统，其中所述传感器装置包括第一位移传感器，所述位移测量系统包括：

驱动信号生成电路，用于向所述第一位移传感器输出驱动信号；

第一信号处理电路，用于接收来自所述第一位移传感器的信号并且输出第一ADSO信号；以及

计算设备，其包括第一定时器；

其中，所述第一定时器用于接收CLK512信号和所述第一ADSO信号，并且根据所述CLK512信号和所述第一ADSO信号进行计时或计数；其中，所述CLK512信号是与所述驱动信号的周期和相位相关的方波信号。