[发明专利]一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器

摘要

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反射电极Ⅰ、感应电极、反射电极Ⅱ，反射电极Ⅰ、Ⅱ分别与感应电极相连；定子基体上表面设有接收电极Ⅰ、激励电极和接收电极Ⅱ，激励电极的四个激励相分别连接四路激励信号，接收电极Ⅰ输出第一路精测正弦行波信号，接收电极Ⅱ输出第二路精测正弦行波信号，利用第一路与第二路精测正弦行波信号的相位差计算粗测对极定位值，利用第一路或者第二路精测正弦行波信号计算精测角位移值，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。该传感器能实现绝对角位移测量，同时扩大应用范围，增强工业适应性。

主权项

1.一种基于交变电场的绝对式时栅角位移传感器，包括定子基体(1)和与定子基体(1)同轴安装的转子基体(2)，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(2‑1)，定子基体上表面设有与感应电极(2‑1)正对的激励电极(1‑1)，所述激励电极(1‑1)由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n₁+1号扇环形极片连成一组，组成A激励相，第4n₁+2号扇环形极片连成一组，组成B激励相，第4n₁+3号扇环形极片连成一组，组成C激励相，第4n₁+4号扇环形极片连成一组，组成D激励相，n₁依次取0至M₁‑1的所有整数，M₁表示激励电极的对极数；其特征是：所述定子基体上表面设有差动式的接收电极Ⅰ(1‑2)和差动式的接收电极Ⅱ(1‑3)，接收电极Ⅰ(1‑2)位于激励电极(1‑1)的外侧，接收电极Ⅱ(1‑3)位于激励电极的内侧，所述转子基体下表面设有与接收电极Ⅰ正对的反射电极Ⅰ(2‑2)和与接收电极Ⅱ正对的反射电极Ⅱ(2‑3)；所述感应电极(2‑1)由一圈相同的双余弦形极片沿圆周方向等间隔排布组成，该双余弦形极片的径向高度小于所述扇环形极片的径向高度，其中，第4n₂+1号双余弦形极片连成一组，组成A感应组，第4n₂+2号双余弦形极片连成一组，组成B感应组，第4n₂+3号双余弦形极片连成一组，组成C感应组，第4n₂+4号双余弦形极片连成一组，组成D感应组，n₂依次取0至M₂‑1的所有整数，M₂表示感应电极的对极数；所述反射电极Ⅰ(2‑2)具有A₁反射组、B₁反射组、C₁反射组和D₁反射组，A₁、B₁、C₁、D₁反射组分别与对应的A、B、C、D感应组相连，所述反射电极Ⅱ(2‑3)具有A₂反射组、B₂反射组、C₂反射组和D₂反射组，A₂、B₂、C₂、D₂反射组分别与对应的A、B、C、D感应组相连；测量时，转子基体与定子基体相对平行转动，对定子基体的A、B、C、D激励相分别施加相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励电压，激励信号经激励电极与感应电极之间的一次耦合电场，在感应电极上产生四路同频等幅相位相差90°的电信号，这四路电信号经反射电极Ⅰ与接收电极Ⅰ以及反射电极Ⅱ与接收电极Ⅱ之间的二次耦合电场，在接收电极Ⅰ上产生相位相差180°的同频等幅的第一、第二行波信号，在接收电极Ⅱ上产生相位相差180°的同频等幅的第三、第四行波信号，第一行波信号与第二行波信号经减法电路合成第一路精测正弦行波信号，第三行波信号与第四行波信号经减法电路合成第二路精测正弦行波信号，第一路精测正弦行波信号或者第二路精测正弦行波信号经处理后得到精测角位移值，第一路精测正弦行波信号与第二路精测正弦行波信号比相后的相位差经处理后得到粗测对极定位值，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。