一种电容式角位移传感器及其转子制造技术

本发明专利技术公开了一种电容式角位移传感器及其转子，转子包括转子基体和感应电极，感应电极具有三测头或四测头的结构形式，传感器包括定子和转子，定子包括定子基体和激励电极，激励电极的A相激励信号引线与C相激励信号引线在激励电极的内侧组成双绞线，B相激励信号引线与D相激励信号引线在激励电极的外侧组成双绞线。双绞线的结构形式能消除引线串扰，从而减小干扰信号对测量精度的影响，保证测量精度；三测头或四测头的结构形式，能提高感应电极的面积利用率，增大了耦合电容值，从而提高了信噪比，并且对其输出信号进行数据融合，还可以有效地消除某些特定频率的谐波误差，进一步提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式角位移传感器及其转子
本专利技术属于精密位移传感器领域，具体涉及一种电容式角位移传感器及其转子。
技术介绍
近年来国内研制出了一种以时钟脉冲作为位移测量基准的时栅角位移传感器，比如CN103968750A公开的一种电场式时栅角位移传感器(也可称为电容式角位移传感器)，这种传感器能实现高精度的角位移测量，但是其仍然存在如下问题：(1)转子电极采用单测头的形式，测头面积利用率低，耦合电容值较小，测头电极数量少，限制了传感器信噪比和精度的进一步提高；(2)定子电极的A、B、C、D激励相电极的连接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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电容式角位移传感器及其转子，以进一步优化传感器结构，提高传感器的测量精度。本专利技术所述的电容式角位移传感器的转子，包括转子基体和设置在转子基体表面的感应电极，所述感应电极由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成。感应电极有两种结构形式，一种为四测头，另一种为三测头。所述四测头的感应电极中的第4n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第4n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第4n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，第4n2+4号感应极片连成一组，组成D感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数。四测头的感应电极有两种类型：第一种感应电极中的感应极片的形状为极坐标下的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同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形(即斜余弦形)，所述的两条相同的半周期余弦曲线段的起始点所夹的圆心角为(即内圆弧所对的圆心角为)；第二种感应电极中的感应极片的形状为沿圆周方向倾斜的两条斜线段在起止点与同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形(即斜梯形)，所述的两条斜线段的起始点所夹的圆心角为(即内圆弧所对的圆心角为)，每条斜线段的起止点所夹的圆心角为所述三测头的感应电极中的第3n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第3n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第3n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数。三测头的感应电极有三种类型：第一种感应电极中的感应极片的形状为极坐标下的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同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形(即斜余弦形)，所述的两条相同的半周期余弦曲线段的起始点所夹的圆心角为(即内圆弧所对的圆心角为)；第二种感应电极中的感应极片的形状为沿圆周方向倾斜的两条斜线段在起止点与同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形(即斜梯形)，所述的两条斜线段的起始点所夹的圆心角为(即内圆弧所对的圆心角为)，每条斜线段的起止点所夹的圆心角为第三种感应电极中的感应极片的形状为极坐标下的[0，]区间的两条幅值相等、相位相反的半周期正弦曲线段所围成的封闭图形(即双正弦形)，感应极片所对的圆心角为本专利技术所述的一种电容式角位移传感器，包括定子和转子，转子包括转子基体和设置在转子基体表面的感应电极，感应电极由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，感应电极为上述四测头的结构形式，定子包括定子基体和设置在定子基体表面的激励电极，转子与定子同轴安装，设置有感应电极的转子基体表面与设置有激励电极的定子基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极与激励电极正对，所述激励电极由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片沿圆周方向等间隔排布组成；其中，第4n1+1号扇环形极片通过A相激励信号引线连成一组，组成A激励相，第4n1+2号扇环形极片通过B相激励信号引线连成一组，组成B激励相，第4n1+3号扇环形极片通过C相激励信号引线连成一组，组成C激励相，第4n1+4号扇环形极片通过D相激励信号引线连成一组，组成D激励相，n1依次取0至M1-1的所有整数，M1表示激励电极的对极数，M1＝M2；所述A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的内侧，所述B相激励信号引线与D相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的外侧；测量时，A、B、C、D激励相上分别施加四路相位依次相差90°的同频等幅正弦激励信号，转子与定子相对转动，A、B、C、D感应组上产生四路行波信号，四路行波信号经硬件电路处理成四路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经处理换算成角位移值。本专利技术所述的另一种电容式角位移传感器，包括定子和转子，转子包括转子基体和设置在转子基体表面的感应电极，感应电极由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，感应电极为上述三测头的结构形式，定子包括定子基体和设置在定子基体表面的激励电极，转子与定子同轴安装，设置有感应电极的转子基体表面与设置有激励电极的定子基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极与激励电极正对，所述激励电极由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片沿圆周方向等间隔排布组成；其中，第4n1+1号扇环形极片通过A相激励信号引线连成一组，组成A激励相，第4n1+2号扇环形极片通过B相激励信号引线连成一组，组成B激励相，第4n1+3号扇环形极片通过C相激励信号引线连成一组，组成C激励相，第4n1+4号扇环形极片通过D相激励信号引线连成一组，组成D激励相，n1依次取0至M1-1的所有整数，M1表示激励电极的对极数，M1＝M2；所述A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的内侧，所述B相激励信号引线与D相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的外侧；测量时，A、B、C、D激励相上分别施加四路相位依次相差90°的同频等幅正弦激励信号，转子与定子相对转动，A、B、C感应组上产生三路行波信号，三路行波信号经硬件电路处理成三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经处理换算成角位移值。优选的，所述第4n1+1号扇环形极片的内圈端部设有第一A相过孔、内圈内侧设有第二C相过孔，第4n1+3号扇环形极片的内圈端部设有第一C相过孔、内圈内侧设有第二A相过孔，M1个第一A相过孔与M1个第一C相过孔沿圆周方向等间隔分布且其中心处于同一圆上，M1个第二A相过孔与M1个第二C相过孔沿圆周方向等间隔分布且其中心处于同一圆上，相邻的第一A相过孔与第二A相过孔通过所述A相激励信号引线相连，使所述第4n1+1号扇环形极片连接成一组，组成所述A激励相，相邻的第一C相过孔与第二C相过孔通过所述C相激励信号引线相连，使所述第4n1+3号扇环形极片连接成一组，组成所述C激励相；所述第4n1+2号扇环形极片的外圈端部设有第一B相过孔、外圈外侧设有第二D相过孔，第4n1+4号扇环形极片的外圈端部设有第一D相过孔、外圈外侧设有第二B相过孔，M1个第一B相过孔与M1个第一D相过孔沿圆周方向等间隔分布且其中心处于同一圆上，M个第二B相过孔与M1个第二D相过孔沿圆周方向等间隔分布且其中心处于同一圆上，相邻的第一B相过孔与第二B相过孔通过所述B相激励信号引线相连，使所述第4n1+2号扇环形极片连接成一组，组成所述B激励相，相邻的第一D相过孔与第二D相过孔通过所述D相激励信号引线相连，使所述第4n1+4号扇环形极片连接成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式角位移传感器的转子，包括转子基体(22)和设置在转子基体表面的感应电极(21)，所述感应电极(21)由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n

【技术特征摘要】
1.一种电容式角位移传感器的转子，包括转子基体(22)和设置在转子基体表面的感应电极(21)，所述感应电极(21)由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第4n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第4n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，第4n2+4号感应极片连成一组，组成D感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数；其特征是：所述感应极片的形状为极坐标下的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同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形，所述内圆弧所对的圆心角为


2.一种电容式角位移传感器的转子，包括转子基体(22)和设置在转子基体表面的感应电极(21)，所述感应电极(21)由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第4n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第4n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，第4n2+4号感应极片连成一组，组成D感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数；其特征是：所述感应极片的形状为沿圆周方向倾斜的两条斜线段在起止点与同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形，所述的两条斜线段的起始点所夹的圆心角为每条斜线段的起止点所夹的圆心角为


3.一种电容式角位移传感器的转子，包括转子基体(22)和设置在转子基体表面的感应电极(21)，所述感应电极(21)由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，其特征是：第3n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第3n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第3n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数；所述感应极片的形状为极坐标下的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同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形，所述内圆弧所对的圆心角为


4.一种电容式角位移传感器的转子，包括转子基体(22)和设置在转子基体表面的感应电极(21)，所述感应电极(21)由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，其特征是：第3n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第3n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第3n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数；所述感应极片的形状为沿圆周方向倾斜的两条斜线段在起止点与同心的内外圆弧相交而围成的封闭图形，所述的两条斜线段的起始点所夹的圆心角为每条斜线段的起止点所夹的圆心角为


5.一种电容式角位移传感器的转子，包括转子基体(22)和设置在转子基体表面的感应电极(21)，所述感应电极(21)由一圈相同的感应极片沿圆周方向等间隔排布组成，其特征是：第3n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第3n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第3n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数；所述感应极片的形状为极坐标下的区间的两条幅值相等、相位相反的半周期正弦曲线段所围成的封闭图形，感应极片所对的圆心角为


6.一种电容式角位移传感器，其特征是：包括定子(1)和如权利要求1或2所述的转子(2)，定子(1)包括定子基体(12)和设置在定子基体表面的激励电极(11)，转子与定子同轴安装，设置有感应电极的转子基体表面与设置有激励电极的定子基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极(21)与激励电极(11)正对，所述激励电极(11)由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片沿圆周方向等间隔排布组成；其中，第4n1+1号扇环形极片通过A相激励信号引线连成一组，组成A激励相，第4n1+2号扇环形极片通过B相激励信号引线连成一组，组成B激励相，第4n1+3号扇环形极片通过C相激励信号引线连成一组，组成C激励相，第4n1+4号扇环形极片通过D相激励信号引线连成一组，组成D激励相，n1依次取0至M1-1的所有整数，M1表示激励电极的对极数，M1＝M2；所述A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的内侧，所述B相激励信号引线与D相激励信号...

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