[实用新型]改进型电容性位移传感器

说明书

本实用新型涉及一种测量长度和角度用的数显量具或测量仪器的电容性传感器，更确切的说，它涉及一种用于测量一对发生了位移构件的相对位移量的电容性传感器。

大位移测量电容性传感器从本世纪七十年代问世以来，以其低耗电，高集成，小体积，低成本等优点，很快在数显量具和其它长度测量装置上获得广泛应用，但由于其分辩率和测量精度低于光栅和同步感应器等传感器，所以在高精度测量方面有一定的局限性。而提高电容性位移传感器分辩率和精度最简单有效的方法是同时缩小副标尺的发射电极(12)之间和主标尺的反射电极(10)之间的间距，如图5所示，按照已往的副标尺的发射电极(12)依次排列形式，副标尺的一个节距T内包含有2N(N为整数，此图设定2N＝8)个发射不同信号的发射电极(12)，将一个节距T内各发射电极(12)按照安放位置顺序依次编号为1、2、3、4、5、6、7、8，副标尺上有多个节距T的发射电极(12)，并且每个节距T中发射相同信号的发射电极(12)是相互连接的，同时按此种排列形式相邻的发射电极(12)之间必须存在有间隙S，在发射电极的一侧放置一个接收电极(11)，若按照上述排列形式缩小发射电极(12)的间距t，则相邻发射电极(12)之间的间隙s将会非常小，其工艺难度是显而易见的，另外由于相邻发射电极(12)存在有间隙s，因此会造成主标尺的反射电极(10)在跨越两个发射电极(12)时信号的不连续，从而影响传感器的精度。日本三丰公司(CN87102624)(CN1038421)提出的将副标尺上原来集中在一个节距T内的发射电极分别取出，然后分别放置在不同节距T的相同位置上，并将每个发射电极加宽，以此达到既提高分辩率，又不增加制作工艺难度的目的。但此种排列形式的一组发射电极将分别对应多个反射电极，从而造成在一个反射电极上无法合成完整的合成信号，反射电极必须与接收电极再耦合一次才能合成完整的合成信号，而电容的变化是与电极间的距离的平方成正比的，这样就要求主标尺与副标尺的平行度非常高，否则将无法达到精度，因此其应用非常困难。另外在反射电极跨越两上发射电极的重合部分时也会因信号的不连续而影响传感器的精度。

本实用新型的目的在于提出一种既可有效地提高电容性位移传感器的分辩率和精度，同时又不过大增加制作工艺难度，并可方便扩展应用功能的改进型电容位移传感器。

本实用新型包括以沿位移和测量方向相互相对移动的方式安置的主标尺和副标尺，上述副标尺上安置有与上述移动方向垂直的发射电极，且在每个节距T内有2N(N为整数)个发射不同信号的发射电极，另外还有一个接收电极，上述主标尺装有其位置面向上述发射电极和接收电极的反射电极，此外还有利用上述发射电极，接收电极和反射电极之间的耦合电容测量上述两标尺的相对位移的电子电路。其特征在于：将副标尺的同一节距T内相邻的发射电极分别排列在接收电极的两侧，且在一个节距T内仍包含所有发射不同信号的发射电极，如在一个节距T内接收电极一侧的发射电极排列顺序为1、3、5、7……，则接收电极另一侧的发射电极排列顺序应为2、4、6、8……；并且相邻的发射电极间沿位移测量方向的几何间隙为零，如发射电极1与发射电极2的垂直于位移测量方向的相邻的边，在沿位移测量方向的垂直距离为零；同时对应于每一个节距T内的发射电极的排列顺序，在与之相距若干个节距T的另一节距T内其发射电极的排列顺序与上述发射电极的排列顺序相交错，既有一个节距T内的发射电极排列顺序为接收电极上侧是发射电极1、3、5、7……，下侧是发射电极2、4、6、8……，则一一对应有另一节距T内的发射电极排列顺序为接收电极上侧是发射电极2、4、6、8……，下侧是发射电极1、3、5、7……，相邻两组之间有一个节距T的空隙。

本实用新型的特征还在于：主标尺的反射电极为侧倒的T形，且反射电极的间距与发射电极的节距T相等。

本实用新型的特征还在于：主标尺和副标尺采用电子陶瓷或电子玻璃作基体，交叉应用厚膜电路制作工艺与薄膜电路的制作工艺进行制作，即电极层和连线层用薄膜电路的制作工艺，隔离层和保护层采用厚膜电路的制作工艺。

本实用新型的特征还在于：采用两片集成电路的形式制作电子电路，其中一片集成电路用于产生发射电极信号和接收接收电极信号，并将接收电极信号放大、解调，完成数模转换，另一片集成电路则进行数据处理和实现各种功能。