一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺和动尺，动尺包括动尺基体和感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ、反射电极，感应电极Ⅰ、Ⅱ为三测头的结构形式；定尺包括定尺基体和激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ、接收电极，激励电极Ⅰ的A

【技术实现步骤摘要】
一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器
本专利技术属于精密直线位移测量领域，具体涉及一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器。
技术介绍
直线位移传感器分为增量式和绝对式两种。与增量式相比，绝对式直线位移传感器具有开机无需复位，立刻获得绝对直线位移信息和无累计误差等优势，提高了工作效率和可靠性，因而逐渐成为直线位移传感器的发展趋势。CN208140019U公开了一种基于交变电场的差极型绝对式时栅直线位移传感器，其利用相差一个对极的激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ与感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ耦合，能实现绝对直线位移的高精度测量。但是其存在如下问题：(1)感应信号是从感应电极Ⅰ、Ⅱ上输出，动尺基体上需要引信号输出线，有些场合不能使用，应用范围窄；(2)激励电极Ⅰ的A1、B1、C1、D1激励相的矩形极片Ⅰ采用中间引线的方式进行连接，激励电极Ⅱ的A2、B2、C2、D2激励相的矩形极片Ⅱ采用中间引线的方式进行连接，引线串扰较大，导致信号干扰较大。CN109238119A公开了一种基于交变电场的绝对式时栅直线位移传感器，其利用激励电极与感应电极耦合，利用反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺(1)和动尺(2)，定尺(1)包括定尺基体(14)和设置在定尺基体表面的激励电极I(11)、激励电极II(12)和接收电极，动尺包括动尺基体(24)和设置在动尺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、反射电极的动尺基体表面与设置有激励电极I、激励电极II、接收电极的定尺基体表面正对平行，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；所述感应电极I(21)由一排大小相同的感应极片I沿测量方向等间距排列组成，所述感应电极...

【技术特征摘要】
1.一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺(1)和动尺(2)，定尺(1)包括定尺基体(14)和设置在定尺基体表面的激励电极I(11)、激励电极II(12)和接收电极，动尺包括动尺基体(24)和设置在动尺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、反射电极的动尺基体表面与设置有激励电极I、激励电极II、接收电极的定尺基体表面正对平行，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；所述感应电极I(21)由一排大小相同的感应极片I沿测量方向等间距排列组成，所述感应电极II(22)的起始端与感应电极I的起始端对齐，感应电极II由一排大小相同的感应极片II沿测量方向等间距排列组成；所述激励电极I(11)由一排大小相同、极距为W1的矩形极片I沿测量方向等间距排列组成，第4n1+1号矩形极片I通过A1相激励信号引线连成一组，组成A1激励相，第4n1+2号矩形极片I通过B1相激励信号引线连成一组，组成B1激励相，第4n1+3号矩形极片I通过C1相激励信号引线连成一组，组成C1激励相，第4n1+4号矩形极片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)的起始端与激励电极I的起始端对齐，激励电极II沿测量方向的总量程与激励电极I沿测量方向的总量程相等，激励电极II(12)由一排大小相同、极距为W2的矩形极片II沿测量方向等间距排列组成，第4n2+1号矩形极片II通过A2相激励信号引线连成一组，组成A2激励相，第4n2+2号矩形极片II通过B2相激励信号引线连成一组，组成B2激励相，第4n2+3号矩形极片II通过C2相激励信号引线连成一组，组成C2激励相，第4n2+4号矩形极片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的一侧，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的另一侧；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的一侧，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的另一侧；
所述感应电极I(21)中的感应极片I的极距为第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；
所述感应电极II(22)中的感应极片II的极距为第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；
工作时，动尺相对定尺平行移动，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Uo1，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Uo2，对Uo2进行处理得到精测直线位移值；对Uo2与Uo1进行对极定位处理，得到粗测对极位置值，将精测直线位移值与粗测对极位置值相结合得到绝对直线位移值。


2.根据权利要求1所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其特征是：
所述感应电极I(21)中的感应极片I的形状为区间或者区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为的直线段围成的封闭图形I，其中，该余弦曲线的周期T1＝4W1；
所述感应电极II(22)中的感应极片II的形状为区间或者区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为的直线段围成的封闭图形II，其中，该余弦曲线的周期T2＝4W2。


3.根据权利要求1或2所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其特征是：
所述第4n1+1号矩形极片I的前端部设有第一A1相过孔、前侧设有第二C1相过孔，第4n1+3号矩形极片I的前端部设有第一C1相过孔、前侧设有第二A1相过孔，M1个第一A1相过孔与M1个第一C1相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片I的前端边沿平行的同一直线上，M1个第二A1相过孔与M1个第二C1相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片I的前端边沿平行的同一直线上，相邻的第一A1相过孔与第二A1相过孔通过所述A1相激励信号引线相连，使第4n1+1号矩形极片I连接成一组，组成所述A1激励相，相邻的第一C1相过孔与第二C1相过孔通过所述C1相激励信号引线相连，使第4n1+3号矩形极片I连接成一组，组成所述C1激励相；所述第4n1+2号矩形极片I的后端部设有第一B1相过孔、后侧设有第二D1相过孔，第4n1+4号矩形极片I的后端部设有第一D1相过孔、后侧设有第二B1相过孔，M1个第一B1相过孔与M1个第一D1相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片I的后端边沿平行的同一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小康，蒲红吉，彭凯，王合文，黄沛，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50