[发明专利]多圈绝对式时栅角位移传感器

权利要求书

1.一种多圈绝对式时栅角位移传感器，包括定子(1)和转子(2)，转子与定子同轴安装，定子包括定子基体(14)和设置在定子基体表面的激励电极Ⅰ(11)、激励电极Ⅱ(12)和接收电极，转子包括转子基体(24)和设置在转子基体表面的感应电极Ⅰ(21)、感应电极Ⅱ(22)和反射电极，设置有感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ、反射电极的转子基体表面与设置有激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ、接收电极的定子基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极Ⅰ与激励电极Ⅰ正对，感应电极Ⅱ与激励电极Ⅱ正对，反射电极与接收电极正对且与感应电极Ⅰ、Ⅱ相连；感应电极Ⅰ由一圈相同的感应极片Ⅰ沿圆周方向等间隔排布组成，感应电极Ⅱ由一圈相同的感应极片Ⅱ沿圆周方向等间隔排布组成；所述激励电极Ⅰ(11)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，第4n₁+1号扇环形极片Ⅰ通过A₁相激励信号引线连成一组，组成A₁激励相，第4n₁+2号扇环形极片Ⅰ通过B₁相激励信号引线连成一组，组成B₁激励相，第4n₁+3号扇环形极片Ⅰ通过C₁相激励信号引线连成一组，组成C₁激励相，第4n₁+4号扇环形极片Ⅰ通过D₁相激励信号引线连成一组，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；所述激励电极Ⅱ(12)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，第4n₂+1号扇环形极片Ⅱ通过A₂相激励信号引线连成一组，组成A₂激励相，第4n₂+2号扇环形极片Ⅱ通过B₂相激励信号引线连成一组，组成B₂激励相，第4n₂+3号扇环形极片Ⅱ通过C₂相激励信号引线连成一组，组成C₂激励相，第4n₂+4号扇环形极片Ⅱ通过D₂相激励信号引线连成一组，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，M₂与M₁互为质数；其特征是：

所述传感器还包括与转子同轴安装且随转子转动的外部永磁体(3)和固定安装在定子基体上的韦根传感模块(4)；

所述A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的内侧，所述B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的外侧；所述A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的内侧，所述B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的外侧；

所述感应电极Ⅰ(21)中的第3n₃+1号感应极片Ⅰ连成一组，组成A₁感应组，第3n₃+2号感应极片Ⅰ连成一组，组成B₁感应组，第3n₃+3号感应极片Ⅰ连成一组，组成C₁感应组，n₃依次取0至M₃-1的所有整数，M₃表示感应电极Ⅰ的对极数，M₃＝M₁；

所述感应电极Ⅱ(22)中的第3n₄+1号感应极片Ⅱ连成一组，组成A₂感应组，第3n₄+2号感应极片Ⅱ连成一组，组成B₂感应组，第3n₄+3号感应极片Ⅱ连成一组，组成C₂感应组，n₄依次取0至M₄-1的所有整数，M₄表示感应电极Ⅱ的对极数，M₄＝M₂；

工作时，转子与定子相对转动，先对A₂、B₂、C₂、D₂激励相分别施加相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励电信号，此时激励电极Ⅰ不工作，接收电极上输出第一组相位相差120°的同频等幅的第一、第二、第三行波信号，第一、第二、第三行波信号经硬件电路处理成第一组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第一路位移信号U_o1，并存储此测量结果；然后迅速将所述的四路同频等幅正弦激励电信号切换到A₁、B₁、C₁、D₁激励相上，此时激励电极Ⅱ不工作，接收电极上输出第二组相位相差120°的同频等幅的第四、第五、第六行波信号，第四、第五、第六行波信号经硬件电路处理成第二组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第二路位移信号U_o2，对U_o2进行处理得到精测角位移值；对U_o2与U_o1进行对极定位处理，得到粗测对极位置值，将精测角位移值与粗测对极位置值相结合得到单圈绝对角位移值；外部永磁体(3)随转子(2)同轴转动，触发韦根传感模块(4)中的韦根丝输出脉冲信号，对该脉冲信号进行处理，获得转子的转动圈数N_mt，将转动圈数N_mt与单圈绝对角位移值相加，得到多圈绝对角位移值。