[实用新型]位置测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及位置测量的领域，尤其涉及旋转角测量装置或线性位置测量装置。

背景技术

旋转角测量装置，又称旋转编码器，是一种用以测量角度和旋转速度的装置，目前广泛用于许多领域，例如，可用以测量电机速度或用于角度控制系统等。根据实施检测所依据的原则，旋转编码器可分为光学编码器、磁性编码器、电容式编码器等。电容式旋转编码器比光学编码器更耐用，并且比磁性编码器更精确。与磁性编码器相对比，电容式编码器对环境磁场也不敏感。

线性位置测量装置，又称线性编码器，是一种用以测量线性移动部分的位置的装置。该编码器可为增量的或绝对的。运动可由位置随时间的变化而确定。线性编码器技术包括光学的、磁性的、电感的或电容的。线性编码器被用于计量仪器、运动系统和高精度加工工具中。

现有技术中的电容式旋转编码器包括移动板(又称转子)和固定板(又称定子)。移动板可绕轴(例如，旋转部件(如电机)的旋转轴)旋转，从而生成相对固定板的旋转角。移动板包括电活性图案，尤其是导电或介电材料，而固定板包括发射区和接收区；电场可在固定板上的发射区和接收区之间形成，并且如此形成的电场可由移动板上的电活性图案在移动板旋转时调节。因而，基于固定板上接收区域的输出，可确定移动板的旋转角。移动板上的电活性图案具有周期形状，例如，诸如重复的正弦、余弦或三角波的形状。随着移动板旋转，在固定板的发射区和接收区之间形成的电场由在固定板上由具有周期形状的电活性图案来调节，并且相应地，生成周期变化，电活性图案的每个重复形状代表电场的一个周期。通过确定移动板在电场的一个周期经其旋转的角度，可确定移动板的增量旋转角(即，相对于每个周期开始点的移动板的旋转角)。再者，通过确定移动板的初始位置，可确定移动板的绝对旋转角(即，相对于零点的移动板的实际旋转角)。

在不同的应用领域中，确定在一圈中移动板的绝对旋转角有时是必要的，并且能够确定移动板的多圈旋转角有时是必要的。

通常，旋转角测量装置的移动板固定于轴，例如，电机轴，而旋转角测量装置的其余部分固定于壳体，例如，电机壳体。因此，轴的轴向位置的变化导致移动板相对于固定板的轴向位置的变化。这个效果可导致旋转电容式编码器的灵敏度下降。

使用旋转编码器的实例在上文中描述的功能性原则和问题也可通过类比延伸至线性编码器。如果由于任何原因，线性编码器的移动板和固定板之间的距离改变，则线性编码器的灵敏度会下降。

实用新型内容

鉴于上文，本实用新型的目的是提供一种位置测量装置，该位置测量装置能够确定相对于固定板移动的移动板的线性位置或旋转角度，具有简单紧凑的结构，以及良好的测量精度和耐用性。

随后使用旋转编码器的实例描述该实用新型，但可通过类比延伸至线性编码器。

根据本实用新型的旋转角测量装置包括：

移动板，能够绕轴旋转，并且包括电活性图案；

第一固定板，相对移动板而布置，并且包括：

第一发射区域；

第一接收区域，能够与第一发射区域形成第一电场，第一电场由电活性图案调节，因而随移动板旋转而周期性改变；

信号处理电路，

其中装置还包括：

第二固定板，如第一固定板与移动板相对而布置于相反侧上，并且包括：

第二发射区域；

第二接收区域，能够与第二发射区域形成第二电场，第二电场由电活性图案调节，因而随移动板旋转而周期性改变；

并且其中，信号处理电路在第一接收区域和第二接收区域的输出的基础上，确定移动板的旋转角度。

上文的技术方案的优势为基于第一接收区域的输出信号和第二接收区域的输出信号确定输出信号，并且，由于移动板轴向位置的变化的测量错误可由两个输出信号所补偿。

在本实用新型的实施方式中，移动板包括第一电活性图案，布置于移动板的一侧，和第二电活性图案，布置于移动板的相反侧，其中第一电场由第一电活性图案调节，第二电场由第二电活性图案调节。因而编码器包括两个独立的感测单元。

在本实用新型的实施方式中，第一电活性图案的形状与第二电活性图案相同。

在本实用新型的实施方式中，第一电活性图案和第二电活性图案形状不同。

在本实用新型的实施方式中，第一发射区域与第二发射区域形状相同。

在本实用新型的实施方式中，第一发射区域和第二发射区域形状不同。

在本实用新型的实施方式中，第一接收区域与第二接收区域形状相同。

在本实用新型的实施方式中，第一接收区域与第二接收区域形状不同。