[发明专利]基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器

权利要求书

1.一种基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，包括测头基体（1）和定尺基体（2）两部分，其特征是：

所述测头基体上设置有一排测头电极（1-1）；

所述定尺基体上设置有一排定尺电极（2-1），定尺电极的第号电极连成一组，，组成A激励相，定尺电极的第号电极连成一组，组成B激励相，定尺电极的第号电极连成一组，组成C激励相，定尺电极的第号电极连成一组，组成D激励相；测头基体与定尺基体上下相对平行布置，测头基体的测头电极与定尺的定尺电极正对，并留有一定间隙δ，形成耦合电容；

测头基体与定尺基体相对移动；定尺的A、B、C、D四个激励相分别连接相位依次相差90°的等幅等频正弦激励电压Ua、Ub、Uc、Ud，在测头电极上产生一路行波信号Uo，该行波信号与一路相位固定的同频率参考信号Ur经整形电路整形后，由比相电路进行比相；两路信号的相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，再经过标度变换得到测头基体相对于定尺基体的直线位移值。

2.根据权利要求1所述的基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，其特征是：所述定尺基体上依次覆有4层介质膜，第一层为金属膜，喷涂成4条激励信号引线（2-2），分别将A、B、C、D各个激励相的对应电极连成一组；第二层为绝缘膜；第三层为金属膜，喷涂成一排定尺电极（2-1）；第四层为绝缘保护膜。

3.根据权利要求1所述的基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，其特征是：所述定尺电极（2-1）形状为矩形且大小相同，相邻两电极之间保持一定的绝缘间距。

4.根据权利要求1所述的基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，其特征是：所述测头电极（1-1）的形状为两个正弦上下对称形成的双正弦形，相邻测头电极（1-1）之间通过矩形引线连接，测头电极长度略小于定尺电极长度，宽度为一个定尺电极宽度与一个绝缘间隔之和，相邻两测头电极之间间隔三个测头电极宽度。

5.根据权利要求1所述的基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，其特征是：所述测头电极（1-1）的形状是由[0,π]区间上的正弦曲线与x轴围成的区域和[π, 2π]区间上的正弦曲线与x轴围成区域共同构成，相邻测头电极（1-1）之间通过矩形引线连接，测头电极长度略小于定尺电极长度，宽度为一个定尺电极宽度与一个绝缘间隔之和，相邻两测头电极之间间隔三个测头电极宽度。

6.根据权利要求1所述的基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，其特征是：所述定尺电极（2-1）的A激励相电极与测头电极（1-1）形成耦合电容C₁，B激励相电极与测头电极（1-1）形成耦合电容C₂，C激励相电极与测头电极（1-1）形成耦合电容C₃，D激励相电极与测头电极（1-1）形成耦合电容C₄；所述循环交替变化的电容C₁，C₂，C₃，C₄两两交替工作，构成交变电场的耦合通道，测头电极输出行波信号U_O。

7.根据权利要求1所述的基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，其特征是：所述行波信号Uo与同频率参考信号Ur经整形电路整形成方波后，再进行比相。