[实用新型]一种基于交变电场的差极型绝对式时栅角位移传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于交变电场的差极型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感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ，定子基体上表面设有激励电极Ⅰ和激励电极Ⅱ，激励电极Ⅰ、Ⅱ的四个激励相分别连接四路激励信号，感应电极Ⅰ输出第一路差动正弦行波信号U_o1，感应电极Ⅱ输出第二路差动正弦行波信号U_o2，利用第一路差动正弦行波信号U_o1与第二路差动正弦行波信号U_o2的相位差计算粗测对极定位值，利用第一路差动正弦行波信号U_o1或者第二路差动正弦行波信号U_o2计算精测角位移值，将精测角位移值与粗测对极定位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

本实用新型涉及精密角位移传感器，具体涉及一种基于交变电场的差极型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

本实用新型的目的是提供一种基于交变电场的差极型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。

本实用新型所述的基于交变电场的差极型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差动式的感应电极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)。

所述激励电极Ⅱ由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片Ⅱ沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₂+1号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成A₂激励相，第4n₂+2号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成B₂激励相，第4n₂+3号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成C₂激励相，第 4n₂+4号扇环形极片Ⅱ连成一组，组成D₂激励相，n₂依次取0至M₂-1的所有整数，M₂表示激励电极Ⅱ的对极数，M₂＝M₁-1。