[发明专利]一种基于组合调制原理的绝对式时栅角位移传感器

摘要

本发明公开了一种基于组合调制原理的绝对式时栅角位移传感器，转子基体下表面设有感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ和反射电极，感应电极Ⅰ、Ⅱ分别与反射电极相连；定子基体上表面设有激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ和接收电极，先对激励电极Ⅱ的四个激励相分别施加四路激励信号，此时激励电极Ⅰ不工作，在接收电极上输出第一路差动正弦行波信号并存储结果，然后将四路激励信号切换到激励电极Ⅰ的四个激励相，此时激励电极Ⅱ不工作，在接收电极上输出第二路差动正弦行波信号，利用第一路、第二路差动正弦行波信号计算绝对角位移值。该传感器采用相对简单的分时处理方式，彻底消除了交叉干扰，更容易实现绝对角位移测量，采用反射结构，转子无需引线，可靠性更好。

主权项

1.一种基于组合调制原理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)和差动结构的接收电极(13)，激励电极II(12)位于激励电极I(11)的内侧，接收电极(13)位于激励电极II的内侧；所述转子基体下表面设有与激励电极II正对的感应电极II(22)和与接收电极正对的反射电极(23)；所述激励电极II(12)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；所述感应电极I(21)由一圈径向高度相同、圆心角相等的双正弦形极片I沿圆周方向等间隔排布组成，该双正弦形极片I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4n4+1号双正弦形极片I连成一组，组成A1感应组，第4n4+2号双正弦形极片I连成一组，组成B1感应组，第4n4+3号双正弦形极片I连成一组，组成C1感应组，第4n4+4号双正弦形极片I连成一组，组成D1感应组，n4依次取0至M1‑1的所有整数；所述感应电极II(22)由一圈径向高度相同、圆心角相等的双正弦形极片II沿圆周方向等间隔排布组成，该双正弦形极片II所对的圆心角等于所述扇环形极片II所对的圆心角，其中，第4n5+1号双正弦形极片II连成一组，组成A2感应组，第4n5+2号双正弦形极片II连成一组，组成B2感应组，第4n5+3号双正弦形极片II连成一组，组成C2感应组，第4n5+4号双正弦形极片II连成一组，组成D2感应组，n5依次取0至M2‑1的所有整数；所述反射电极(23)由一圈径向高度相同、圆心角相等的扇环形极片III沿圆周方向等间隔排布组成，其中，第4n6+1号扇环形极片III连成一组，组成A反射组，第4n6+2号扇环形极片III连成一组，组成B反射组，第4n6+3号扇环形极片III连成一组，组成C反射组，第4n6+4号扇环形极片III连成一组，组成D反射组，n6依次取0至M6‑1的所有整数，M6表示反射电极的对极数，A、B、C、D反射组分别与对应的A1、B1、C1、D1感应组相连，同时也分别与对应的A2、B2、C2、D2感应组相连；测量时，转子基体与定子基体相对平行转动，先对A2、B2、C2、D2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信号，此时激励电极I不工作，接收电极上输出相位相差180°的同频等幅的第一、第二行波信号，经减法电路后获得第一路差动正弦行波信号Uo1，经处理后获得相位值，并存储此测量结果；然后迅速将所述的四路同频等幅正弦激励电信号切换到A1、B1、C1、D1激励相上，此时激励电极II不工作，接收电极上输出相位相差180°的同频等幅的第三、第四行波信号，经减法电路后获得第二路差动正弦行波信号Uo2，第二路差动正弦行波信号Uo2经处理后得到精测角位移值，对第一路差动正弦行波信号Uo1与第二路差动正弦行波信号Uo2的相位关系进行处理，得到粗测对极位置值。