[其他]位移检测装置

说明书

本发明涉及一种位移检测装置，它装有探测主体和测头之间相对位移的探测器，更准确地说，它涉及位移检测装置在结构上的改进，使得探测器的组装和调节非常方便。

例如，在机械式指示表中，在其前端装有测头的测杆滑动地支承在壳体上，该测杆的轴向位移经过一个机械式放大机构转换成指针的转角，而测量值由指针对应刻度盘上的读数读出，与上述机械指示表不同的一种公知的位移检测装置叫作电子指示表，其位移由内装的探测器转换成电信号，而该电信号经电子仪器在显示器上显示，例如用数字和/或模拟量显示器显示。因精度高和读数方便，电子指示表被迅速推广。

按不同要求，如使用目的、测量精度和消耗功率，上述那种类型的位移检测装置的探测器可分成下面几种：静电电容式、光电式、磁性式、触点式等等。然而，制成的任何一种探测器，其结构是：第一和第二传感元件分别安装在可动元件，如测杆上;和固定元件，如壳体上，其工作方式是彼此相对移动。由于工作原理、探测方式等等不同的原因，第一和第二传感元件的形状各异，它们可以是彼此相对的一对电极板，主光栅尺和游标光栅尺，磁尺和磁头或者是电极板和电触头。在保证彼此间位置关系有规律的条件下，这种探测器能够达到10微米数量级的分辨率。

然而，上述常规探测器存在的问题是两个传感元件之间的位置关系装调十分困难。这个问题将在下面结合在图5和图6中显示的鉴相式静电电容探测器100的实施例予以说明。更具体地说，如图5所示，多个发送电极32按一定间隔规则地排列在固定板31的外表面上形成预定的图形，组成定子或尺板的固定板31固定到装置的主体一侧，例如固定在壳体上，再有一个带状接收电极33平行于这些发送电极32位置。将彼此不同相位的交流电压信号加到相应的发送电极32上。组成转子或可动尺板的可动板41与可动元件，例如测杆，相连接，与固定板31相对放置。在该可动板41上，沿其运动方向交替地设置耦合电极42和接地电极43，它们都与各发送电极32和接地电极33相对並跨过这两种电极。

另一方面，与各发送电极32相连的电压信号经耦合电极42感应到接收电极33上，于是当可动元件移到彼此不同相位的交流电压加到相应的各发送电极32的位置上时，从接收电极33上可以得到与可动元件的位移量成比例的输出信号。从接收电极33输出的信号相位在积分器36中被处理，並与预定的参考相位比较，以便精确地测量出可动元件的位移量，而不受电源电压的波动等因素的影响。

在上述结构的探测器100中，各发送电极32、接收电极33与耦合电极42之间的距离对精度影响极大，这个距离应保持在微米数量级，而且彼此间的平行度也不应该变化。此外，即使固定板31和可动板41之间出现相对位移，各电极间的距离和平行性也应当保持。然而，例如即使两块板31和41之间保持平行，但由于它们的位置倾斜和移位等原因使得极板的面积比发生变化也是不允许的。如果位置关系出现无规律现象，那么比率S/N发生变化，这样预定的检测精度不仅不能保证，而且由于两块板31和41之间发生接触和类似毛病而不能进行检测。为了便于携带和改善操作性能，近年来要求位移检测装置小型化的呼声越来越高。组装具有前面所说的那种位置关系的位移检测装置是非常麻烦的，特别是在采用监视输出电压的方法和类似的方法时，而且为了调整要重新拆开位移检测装置，而实际测量操作要在组装好之后进行，要想得到高于1微米的分辨率是十分困难的。这个问题不仅出在静电电容式探测器上，而且对上面提到的光电式探测器以及其它类似的探测器也同样存在。

当上述的鉴相式静电电容探测器100安装到位移检测装置上，如装到电子指示表上时，出现下述问题。