[发明专利]感应位置编码器中的接收器线间隔

说明书

一种电子位置编码器，包括标尺、检测器、和信号处理结构，该标尺具有按波长λ₁周期性布置的信号调制元件(SME)的第一图案轨道和按波长λ₂周期性布置的SME的第二图案轨道。检测器包括磁场产生线圈结构、配置为基于第一图案轨道提供检测器信号的第一组传感元件和配置为基于第二图案轨道提供检测器信号的第二组传感元件。第一组传感元件包括经由至少第一对和第二对连接线连接到信号处理结构的第一空间相位子组传感元件和第二空间相位子组传感元件，所述第一对和第二对连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应跨越段。相应跨越段定位在沿测量轴线方向按距离N×λ₂间隔开的位置处，其中N为整数。

技术领域

本发明涉及测量仪器，且更具体涉及感应位置编码器，其可以用在精确测量仪器中。

背景技术

各种编码器配置可以包括各种类型的光学、电容、磁性、感应、运动和/或位置换能器。这些换能器使用在读取头中的发射器和接收器的各种几何配置，以测量读取头和标尺之间的运动。磁性和感应换能器对污染相对鲁棒，但是并不能完美抵抗污染。

美国专利No.6,011,389(’389专利)描述了可用在高准确性应用中的感应当前位置的换能器，美国专利No.5,973,494(’494)和6,002,250(’250专利)描述了增量位置感应卡尺和线性标尺，包括信号产生和处理电路，且美国专利No.5,886,519(’519专利)、5,841,274(’274专利)、和5,894,678(’678专利)描述了使用感应电流换能器的绝对位置感应卡尺和电子卷尺。美国专利No.7,906,958(’958专利)描述了可用在高准确性应用中的感应当前位置换能器，其中具有两个平行的半部和多组发送线圈和接收线圈的标尺缓解某些信号偏差分量，否则这种信号偏差分量会在感应当前位置换能器中产生误差。所有前述文献通过引用全部并入本文。如这些专利中所述的，感应电流换能器可以使用印刷电路板技术制造且主要能免疫污染。

然而，这种系统会在提供用户期望的某些特性组合的能力方面受限，例如信号强度、小型化、高分辨率、成本、对未对准和污染的鲁棒性等的组合。

发明内容

该部分内容用于提供在下文的进一步详细描述中所述的简化形式的原理的选择。该部分内容目的不是给出要求保护主题的关键特征，也不是用于确定要求保护主题的范围。

提供一种电子位置编码器，其可用于沿测量轴线方向测量两个元件之间的相对位置。在各种实施方式中，电子位置编码器包括标尺，检测器部分，和信号处理结构。标尺沿测量轴线方向延伸且包括信号调制标尺图案，该信号调制标尺图案至少包括沿测量轴线方向布置的第一图案轨道和第二图案轨道，其中每一个图案轨道包括信号调制元件，该信号调制元件布置为提供空间变化特征，该空间变化特征作为沿测量轴线方向的位置的周期性函数改变；

检测器部分配置为安装第一图案轨道和第二图案轨道附近并相对于第一图案轨道和第二图案轨道沿测量轴线方向运动。

在各种实施方式中，检测器部分包括多层印刷电路板(PCB)，包括固定在PCB上的磁场产生线圈结构(发射器)和多个传感元件(接收器)。磁场产生线圈结构包括第一轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第一图案轨道对准的第一内部区域且其响应于线圈驱动信号在第一内部区域中产生第一轨道变化第一磁通量。磁场产生线圈结构还包括第二轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第二图案轨道对准的第二内部区域且其响应于线圈驱动信号在第二内部区域中产生第二轨道变化磁通量。

检测器部分包括多个传感元件(接收器)，传感元件包括沿测量轴线方向布置且在PCB上固定以对准第一和第二内部区域的相应导电接收器环路。多个传感元件包括第一组传感元件和第二组传感元件，该第一组传感元件配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第一图案轨道的邻近信号调制元件提供的第一轨道变化磁通量上的局部效应做出响应，该第二组传感元件配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第二图案轨道的邻近信号调制元件提供的第二轨道变化磁通量上的局部效应做出响应。