[发明专利]一种平面二维时栅位移传感器

摘要

本发明提出一种平面二维时栅位移传感器，由上下平行相对布置的定阵面和动阵面两部分构成。定阵面由定阵面基体和布置于定阵面基体表面的激励线圈组成；动阵面由动阵面基体和布置于动阵面基体表面的感应线圈组成。采用单个动阵面通过电磁感应原理获取定阵面不同位置处的磁信号，利用时空坐标转换理论，将磁信号(空间信息)转化为电信号(时间信息)进行处理，从而得到平面二维空间位移量。本发明不需要垂直安装两个直线位移传感器，不需要复杂工艺制备的二元光学器件，不需要复杂的光路设计，采用普通的半导体加工工艺制备动阵面和定阵面，因而具有结构简单、成本低、抗油污粉尘和冲击振动能力强的特点。

主权项

一种平面二维时栅位移传感器，包括上下平行相对布置的定阵面(1)和动阵面(2)，其特征在于： 所述定阵面(1)由定阵面基体和布置于定阵面基体表面的激励线圈组成；所述激励线圈具有四组，分别为第一组激励线圈(11)、第二组激励线圈(12)、第三组激励线圈(13)和第四组激励线圈(14)，它们分别布置在相互绝缘的四层中；每组激励线圈都由单层或多层完全相同的激励线圈线阵构成，其中激励线圈线阵由多个相同激励线圈单元沿一个方向依次排列串联构成，且相邻两个激励线圈单元的中心距为一个极距W；其中任意两组激励线圈的激励线圈线阵沿X方向排列，且激励线圈线阵的起始位置沿X方向错开W/4；另外两组激励线圈的激励线圈线阵沿与之垂直的Y方向排列，且激励线圈线阵的起始位置沿Y方向错开W/4； 所述动阵面(2)为单个，由动阵面基体和布置于动阵面基体表面的感应线圈组成；感应线圈由第一感应线圈单元(21)和第二感应线圈单元(22)沿X方向并排排列构成，两个感应线圈单元中心距为W/2；第一感应线圈单元(21)由尺寸、匝数均相同的两个正绕平面矩形感应线圈沿Y方向依次排列串联构成；第二感应线圈单元(22)由尺寸、匝数均相同的1个正绕平面矩形感应线圈和1个反绕平面矩形感应线圈沿Y方向依次排列串联构成； 定阵面(1)的四组激励线圈分别接交流激励电流，在定阵面表面产生的磁场强度为四组激励线圈产生的磁场强度之和；当动阵面(2)与定阵面(1)发生相对运动时，第一感应线圈单元(21)和第二感应线圈单元(22)分别感应出幅值恒定相位移动的感应信号，将两路感应信号与激励信号分别进行鉴相处理，相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，经换算后得到动阵面相对于定阵面在X方向和Y方向的直线位移。