一种绝对式直线位移传感器实现方法、结构及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种绝对式直线位移传感器实现方法、结构及其工作方法，该实现方法通过将两个增量式直线位移传感器进行组合，且两个增量式直线位移传感器的周期数互为质数，以利用两个增量式直线位移传感器分别输出的行波相位关系和空间位移唯一对应关系实现绝对位移测量；两个增量式直线位移传感器共用一个感应信号接口，通过按需控制两个增量式直线位移传感器的工作状态，在满足使用功能条件下既降低功耗又精简化硬件系统。以上设计不仅结构简单，制造要求和制造成本低，同时又能实现绝对位移测量，无累计测量误差，还可以紧凑/小型化产品，适配更多狭小空间的安装，降低功耗。降低功耗。降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种绝对式直线位移传感器实现方法、结构及其工作方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种绝对式直线位移传感器实现方法、结构及其工作方法。

技术介绍

[0002]位移传感器又称线性传感器，是一种感应器件，作用是把被测物理量转换为电量，位移传感器根据运动方式可以分为直线位移传感器和角度位移传感器，分别将直线位移的距离与圆周位移的角度转换为电信号。目前市面上的位移传感器按照测量的方式不同主要分为绝对式位移传感器和增量式位移传感器。增量式位移传感器相对于绝对式位移传感器的原理简单，制造要求和制造成本相对较低，绝对式位移传感器相对于增量式位移传感器则具有能够实现绝对位移测量、无累计测量误差等优势，因此得到了更为广泛的应用。当前有多种类型的传感器可以实现绝对位移测量，应用较广的有电容绝对式位移传感器、光栅尺绝对式位移传感器。
[0003]其中电容绝对式位移传感器通常具有抗干扰能力强、结构简单、制造成本低等优点，但是，由于电容绝对式位移传感器以电场作为传感媒介，因此会受到边沿效应及寄生电容的影响，从而限制了这类传感器测量精度的进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝对式直线位移传感器实现方法，其特征在于，将两个增量式直线位移传感器进行组合，且两个增量式直线位移传感器的周期数互为质数，以利用两个增量式直线位移传感器分别输出的行波相位关系和空间位移唯一对应关系实现绝对位移测量。2.一种绝对式直线位移传感器结构，其特征在于，包括激励模块、第一增量式直线位移传感器、第二增量式直线位移传感器、切换电路和感应信号处理模块，所述第一增量式直线位移传感器包括平行正对设置的第一动尺和第一定尺，所述第一动尺和所述第一定尺之间具有间隙，所述第一动尺包括第一动尺基体、以及设置在所述第一动尺基体上的第一感应电极组件，所述第一定尺包括第一定尺基体、以及设置在所述第一定尺基体上的N个测量周期的第一激励电极组件，所述第一激励电极组件和所述第一感应电极组件之间进行信号耦合，所述第二增量式直线位移传感器包括平行正对设置的第二动尺和第二定尺，所述第二动尺和所述第二定尺之间具有间隙，所述第二动尺包括第二动尺基体、以及设置在所述第二动尺基体上的第二感应电极组件，所述第二定尺包括第二定尺基体、以及设置在所述第二定尺基体上的M个测量周期的第二激励电极组件，所述第二激励电极组件和所述第二感应电极组件之间进行信号耦合，且N和M互为质数，所述激励模块通过所述切换电路分别向所述第一激励电极组件和所述第二激励电极组件输入激励信号，所述第一感应电极组件和所述第二感应电极组件共用一组感应信号处理接口与所述感应信号处理模块连接，所述感应信号处理模块根据接收到的感应信号得到绝对位移数据，实现绝对位移测量。3.根据权利要求2所述的绝对式直线位移传感器结构，其特征在于，所述第一激励电极组件包括多个第一激励电极，所述第一激励电极的宽度为W1，相邻两个所述第一激励电极的间隔距离为I1，且相邻的四个所述第一激励电极依次构成一个第一测量周期，则第一测量周期的长度W
T1
计算公式为：W
T1
＝4*W1+4*I1，所述第一增量式直线位移传感器的第一激励电极组件总长为L1，且L1＝W
T1
*N＝(4*W1+4*I1)*N；所述第二激励电极组件包括多个第二激励电极，所述第二激励电极的宽度为W2，相邻两个所述第二激励电极的间隔距离为I2，且相邻的四个所述第二激励电极依次构成一个第二测量周期，则第二测量周期的长度W
T2
计算公式为：W
T2
＝4*W2+4*I2，所述第二增量式直线位移传感器的第二激励电极组件总长为L2，且L2＝W
T2
*M＝(4*W2+4*I2)*M；且L1＝L2。4.根据权利要求3所述的绝对式直线位移传感器结构，其特征在于，所述第一感应电极组件包括两个双正弦形第一感应电极，两个所述双正弦形第一感应电极的宽度均为W
T1
/2，高度均为H1，且两个所述双正弦形第一感应电极的中心线的间隔距离为W
T1
/2；所述第二感应电极组件包括两个双正弦形第二感应电极，两个所述双正弦形第二感应电极的宽度均为W
T2
/2，高度均为H2，且两个所述双正弦形第二感应电极的中心线的间隔距离为W
T2
/2。5.根据权利要求4所述的绝对式直线位移传感器结构，其特征在于，两个所述双正弦形第一感应电极形成差动结构，且两个所述双正弦形第一感应电极输出的感应信号相位相差π，则两个所述双正弦形第一感应电极输出的感应信号求差值得到输出信号U
O1
，且U
O1
计算公式为：
式中：M1为第一增量式直线位移传感器的行波信号幅值；x1为第一增量式直线位移传感器在单个测量周期内第一动尺与第一定尺的相对位移值；W
T1
为第一增量式直线位移传感器第一测量周期的长度；ω为激励模块发出的激励信号的角频率；t为时间。6.根据权利要求4所述的绝对式直线位移传感器结构，其特征在于，两个所述双正弦形第二感应电极形成差动结构，且两个所述双正弦形第二感应电极输出的感应信号相位相差π，则两个所述双正弦形第二感应电极输出的感应信号求差值得到输出信号U
O2
，且U
O2
计算公式为：式中：M2为第二增量式直线位移传感器的行波信号幅值；x2为第二增量式直线位移传感器在单个测量周期内第二动尺与第二定尺的相对位移值；W

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲红吉，彭凯，樊星辰，蔡伟，胡超，
申请(专利权)人：通用技术集团国测时栅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：