[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。

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Ⅰ(21)，定子基体上表面设有与感应电极Ⅰ(21)正对的激励电极Ⅰ(11)，所述激励电极Ⅰ(11)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；其特征是：所述定子基体上表面设有激励电极Ⅱ(12)，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(22)，感应电极Ⅱ与激励电极Ⅱ正对；所述感应电极Ⅰ(21)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；所述激励电极Ⅱ(12)由径向高度相同、圆心角相等的四个扇环形极片Ⅱ沿圆周方向等间隔排布组成，所述的四个扇环形极片Ⅱ分别独立构成A₂、B₂、C₂、D₂激励相；测量时，转子基体与定子基体相对平行转动，对A₁、B₁、C₁、D₁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，同时对A₂、B₂、C₂、D₂激励相也分别施加所述相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励电压，感应电极Ⅰ的A、B、C、D感应组产生四路相位相差90°的同频等幅行波信号，经求和平均后获得精测正弦行波信号U_o1，感应电极Ⅱ上产生相位相差180°的同频等幅的第一、第二行波信号，经减法电路后获得差动正弦行波信号U_o2，精测正弦行波信号U_o1经处理后得到精测角位移值，差动正弦行波信号U_o2经处理后得到粗测对极位置值，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。