[发明专利]一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器

说明书

本发明公开了一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器，包括转子基体和定子基体，转子基体下表面设有独立的感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ，定子基体上表面设有独立的激励电极Ⅰ和激励电极Ⅱ，激励电极Ⅰ、Ⅱ的四个激励相分别输入四路激励信号，感应电极Ⅰ输出精测正弦行波信号U_o1，感应电极Ⅱ输出差动正弦行波信号U_o2，利用精测正弦行波信号U_o1计算精测角位移值，利用差动正弦行波信号U_o2计算粗测对极位置值，将精测角位移值与粗测对极位置值相结合得到绝对角位移值。该传感器能实现高精度的绝对角位移测量。

技术领域

本发明涉及精密角位移传感器，具体涉及一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器。

背景技术

角位移传感器分为增量式和绝对式两种。相比增量式，绝对式角位移传感器具有开机无需复位，立刻获得绝对角度信息和无累计误差等优势，提高了工作效率和可靠性，因而逐渐成为角位移传感器的发展趋势。目前使用广泛的是绝对式光电编码器，它主要通过编码实现绝对定位，但是编码解码过程复杂。另外，需要利用精密刻线作为空间基准来实现精密测量，但是刻线的宽度受到光学衍射极限的限制。近年来研制出一种以时钟脉冲作为位移测量基准的时栅传感器，并在此基础上研制出了一种电场式时栅角位移传感器(公开号为CN103968750A)，这种传感器以高频时钟脉冲作为测量基准，采用平行电容板构建交变电场进行精密位移测量，虽然能够实现精密测量，但是其采用增量计数方式，存在累计误差且只能识别一个周期内的角位移量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器，以实现高精度的绝对角位移测量。

本发明所述的基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器，包括定子基体和与定子基体同轴安装的转子基体，转子基体下表面与定子基体上表面正对平行，并留有间隙，转子基体下表面设有感应电极Ⅰ，定子基体上表面设有与感应电极Ⅰ正对的激励电极Ⅰ，所述激励电极Ⅰ由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片Ⅰ沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₁+1号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成A₁激励相，第4n₁+2号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成B₁激励相，第4n₁+3号扇环形极片Ⅰ连成一组，组成C₁激励相，第4n₁+4号扇环形极片Ⅰ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。

所述定子基体上表面设有激励电极Ⅱ，激励电极Ⅱ位于激励电极Ⅰ的内侧，所述转子基体下表面设有差动式的感应电极Ⅱ，感应电极Ⅱ与激励电极Ⅱ正对(即感应电极Ⅱ位于感应电极Ⅰ的内侧)。

所述感应电极Ⅰ由一圈相同的双正弦形极片沿圆周方向等间隔排布组成，该双正弦形极片所对的圆心角等于所述扇环形极片Ⅰ所对的圆心角，其中，第4n₂+1号双正弦形极片连成一组，组成A感应组，第4n₂+2号双正弦形极片连成一组，组成B感应组，第4n₂+3号双正弦形极片连成一组，组成C感应组，第4n₂+4号双正弦形极片连成一组，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Ⅰ的对极数，M₂＝M₁。