[发明专利]混合定位电磁感应式位移传感器

说明书

本电磁感应式位移传感器由可沿测量路径相对运动的收发板和励磁板组成。收发板上布置有至少一个发射绕组和比发射绕组数量多一个的至少两个节距不同的三相接收绕组。每个发射绕组均以同向串联的方式同时包围两个节距不同的三相接收绕组，所有接收绕组均使用分布式绕组结构。励磁板上布置有与收发板上三相接收绕组数量相等的至少两列短路环形状的励磁线圈，分别与对应的三相接收绕组对齐和节距相等。利用传输延时形成的驱动脉冲在发射绕组激发持续时间很短的线性时变电流，同时在被其包围的两个三相接收绕组中感应不随时间变化的电动势，对此三相电动势合成、滤波、整形后利用所得方波的边沿捕捉加法计数器的计数值并行测得被测位置在两个不同节距内的空间相位或位移，最后通过混合定位或绝对定位算法求出被测位移。

技术领域

本发明涉及电磁感应式位移测量技术，具体是采用混合定位方法实现的电磁感应式位移传感器。

背景技术

为克服电容式位移传感器对脏污、潮湿等因素敏感的缺陷，电磁感应式位移传感器应运而生。

专利US5804963公开了一种增量式电磁感应式位移传感器，它通过循环驱动3组施感绕组、接收与正被驱动的施感绕组等效正交的两组感应绕组中的信号完成位移测量。专利CN100491896C对US5804963中的施感绕组和感应绕组的结构做了改进，使施感导体(绕组)和感应导体(绕组)不再共用而分开设置以减小两者之间的直接耦合，测量方法没有改变。增量式测量实现简单，但必须连续不间断地工作以实时累加位移增量，因而工作电流较大。

专利US5886519公开了一种绝对位置电磁感应式位移传感器，它通过依次测量被测位置在多个不同波长中的空间相位推导测量结果。为获得被测位置在某个波长中的空间相位：首先以LC振荡方式激励该波长的发射绕组、待振荡电流过零时激活该波长接收绕组信号的采样和保持(SAH)控制信号、将采样信号进行放大和模数转换(ADC)、最后经反正切运算求出所需相位。专利CN1198111C对US5886519中的标尺结构和各发射绕组的布局做了改进，新的标尺使用多个互连的耦合回路以便在接收绕组区域产生正、负对称的空间磁场，测量方法没有改变。该绝对位置电磁感应式位移传感器没有最低测量频率要求，因而可长间隔地间歇工作，平均工作电流很小；不足之处是它有限的量程制约了它的应用范围，例如：常规卡尺的槽宽仅约12.5mm，至多容纳2个改进结构的波长布局，以目前的制造工艺，无法将其应用到200mm以上的常规卡尺之中。此外，对纽扣电池供电的手持量具而言，要实现其测量方法中的高速比较器、模数转换器、反正切运算等功能部件并非易事，因而制造成本不低。

发明内容

综上所述，本发明的目的是为了解决现有电磁感应式位移传感器存在的或者工作电流较大，或者量程受限、，生产成本高制造难度较大等技术不足，而公开一种既可间歇工作、又无量程限制且易于实现的混合定位电磁感应式位移传感器。

为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：

混合定位电磁感应式位移传感器，其特征在于所述传感器包括有可沿测量路径相对运动的收发板(1)和励磁板(2)；

所述的收发板(1)上布置有测量电路以及沿测量路径展开的至少一个发射绕组和比发射绕组数量多一个的至少两个节距不同的三相接收绕组；每个发射绕组同时包围两个节距不同的三相接收绕组，每个三相接收绕组包含3个结构相同、依次相差120°的相绕组，发射绕组和三相接收绕组均与所述测量电路相连；所述测量电路包括有中控单元、接口单元和测量单元；中控单元包含微控制器(13)；接口单元包括有与微控制器(13)连接的按键输入电路、液晶驱动电路、测量接口电路和电源变换电路；

所述的励磁板(2)上布置有沿测量路径展开的与收发板(1)上三相接收绕组数量相等的至少两列励磁线圈，各列励磁线圈分别与收发板(1)上对应的三相接收绕组节距相等、中心线重合，沿测量路径的尺寸为各自节距的一半。

作为对本发明进一步限定的技术方案包括有：