CN105300260A - 具有与变化凹进交错的板的绝对位置编码器标尺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种绝对位置编码器标尺，具有沿着所述标尺图案交替的标尺元件(例如，板和诸如凹进的板消除特征)。至少一个标尺元件具有沿着所述标尺图案变化的特性(例如，凹进深度)，以提供不同各自涡流响应。读数头的信号部响应于各自涡流以输出绝对位置信号。针对板消除特征，可以变化的特性可以是凹进深度、非导电面积的量、凹进面积的量，等等。如变化深度的示例，所述标尺可以由散料(例如，铝)形成，其中逐步更深凹进的深度沿着所述标尺切割出。针对板特征，可以变化的特性可以包括板高度、板面积的量，等等。

Description

具有与变化凹进交错的板的绝对位置编码器标尺
技术领域
本发明总体涉及精密测量仪器，特别地涉及可以利用在诸如卡尺等手持式仪器中的绝对位置编码器标尺。
背景技术
当前可用各种移动或位置换能器，诸如光学、电容、磁性或电感换能器。这些换能器常常涉及将传送器和接收器放置在各种几何构造中，以测量换能器两个构件之间的运动，通常包括读数头和标尺。某些光学、电容和磁性换能器的一个缺点在于，它们趋于对污染敏感。因此，在制造或车间环境使用这样的换能器是不切实际的。在车间环境中使用这样的换能器需要昂贵且有时不可靠的环境密封或封装换能器来保持灰尘、油和铁磁颗粒防止污染换能器的其它方法。
其全部内容借此通过引用并入本文中的美国专利号6,011,389('389专利)描述了在高精度应用中可使用的感应电流位置换能器。各全部内容借此通过引用并入本文中的美国专利号5,973,494('494专利)和6,002,250('250专利)描述了包括信号产生和处理电路的增量位置电感卡尺和线性标尺。各全部内容借此通过引用并入本文中的美国专利号5,886,519、5,841,274和5,894,678描述了使用该感应电流换能器的绝对位置电感卡尺和电子卷尺。如这些专利描述的，该感应电流换能器使用已知印刷电路板技术而容易制造。该换能器系统一般也免疫颗粒(包括铁磁颗粒、油，水和其它流体)的污染。
如上面提到的，感应电流换能器(以及之前提到的光学、电容和磁性换能器)的不同执行方案可以实施为任一增量或绝对位置编码器。一般情况下，增量位置编码器利用标尺结构，这允许读数头相对于标尺的位移通过积累位移增量单位而确定，沿着标尺从初始点开始。这样的编码器对某些应用是合适的，特别是可用电力线的应用。然而，在某些应用中，诸如编码器用于低耗电设备的应用，更期望使用绝对位置编码器。绝对位置编码器提供沿着标尺每个位置的独特的输出信号或信号组合。它们不需要增量位移的连续积累来识别位置。由此，绝对位置编码器允许各种电源保护方案。已知各种绝对位置编码器，使用各种光学、电容、磁性和电感技术，诸如上文描述的那些。
除了上文描述的'519；'274和'678专利用于绝对感应电流换能器，美国专利号3,882,482、5,965,879、5,279,044、5,237,391、5,442,166、4,964,727、4,414,754、4,109,389、5,773,820和5,010,655也公开了各种编码器构造和/或与绝对编码器有关的信号处理技术，并且各全部内容借此通过引用并入本文中。然而，这些公开的系统中的许多无法教导这样的构造：提供紧凑大小、高分辨率、成本和鲁棒性的某些组合，包括绝对编码器用户所期望的一般免疫颗粒(例如，铁磁颗粒、油、水和其它流体)污染的能力。提供这样的组合的绝对编码器的改进构造将是可期望的。
发明内容
本发明内容设置为以简化的形式引入一种概念的选择，其在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的重要特征，也不意在用作辅助来确定所要求保护的主题的范围。
提供了一种位置感测设备，其可用于测量第一构件沿着测量轴关于第二构件的位置。所述位置感测设备包括标尺和读数头。所述标尺包括沿着所述测量轴方向延伸的标尺图案。所述读数头可沿着所述测量轴方向相对于所述标尺图案移动，并且包括励磁所述标尺图案中的涡流的励磁部和输出取决于涡流而变化的位置信号的信号部。由于涡流的利用，所述位置感测设一般免疫颗粒的污染，包括铁磁颗粒、油、水和其它流体。
所述标尺图案包括多个第一标尺元件区和多个第二标尺元件区。所述多个第一标尺元件区沿着所述测量轴方向周期性地布置，并且所述第一标尺元件区包括第一类型的标尺元件。所述多个第二标尺元件区沿着所述测量轴方向周期性地布置并且与所述多个第一周期标尺元件区交错，使得所述第一标尺元件区和第二标尺元件区根据标尺波长P沿着所述测量轴方向周期性地重复。所述第二标尺元件区包括第二类型的标尺元件，所述第二类型的标尺元件具有沿着所述标尺图案在绝对信号范围内变化的特性，以在所述绝对信号范围内提供不同各自第二标尺元件区的不同各自涡流响应。所述读数头的信号部响应于各自涡流，以输出使信号特性沿着所述绝对信号范围变化的绝对位置信号，以独特地指示沿着所述绝对信号范围的各自位置。在各种执行方案中，所述绝对信号范围可以是标尺波长P的至少10倍。
在各种执行方案中，所述第一类型的标尺元件可以包括板特征(例如，在所述第一标尺元件区的每个中是相同的)，并且所述第二类型的标尺元件可以包括板消除特征(例如，具有的特性沿着所述标尺图案在所述第二标尺元件区的每个中是变化的)。可替代地，在其它执行方案中，所述第一类型的标尺元件可以包括板消除特征(例如，沿着所述标尺图案在所述第一标尺元件区的每个中是相同的)，并且所述第二类型的标尺元件可以包括板特征(例如，具有的特性在所述第二标尺元件区的每个中是变化的)。在任一情况下，所述板特征可以括导电板面积，并且所述板消除特征可以包括位于导体中的非导电面积或凹进面积中的至少一个。
在所述第二类型的标尺元件包括这样的板消除特征的执行方案中，所述变化的特性可以包括至少一个：a)非导电面积的量，b)凹进面积的量，或c)凹进面积的凹进深度。可替代地，在所述第二类型的标尺元件包括板特征的执行方案中，所述变化的特性可以包括至少一个：a)板面积的量，或b)板高度。在任一情况下(即，所述第二类型的标尺元件是否包括这样的板特征或板消除特征)，在绝对信号范围内变化的至少一个特性可以沿着所述绝对信号范围根据一函数(例如，线性函数)变化。
在各种执行方案中，除具有变化的特性的所述第二类型的标尺元件之外，所述第一类型的标尺元件也可以具有沿着所述标尺图案在所述绝对信号范围内变化的特性，以在所述绝对信号范围内提供不同各自第一标尺元件区的不同各自涡流响应。在所述第一类型的标尺元件和第二类型的标尺元件分别包括板特征和板消除特征的情况下，反之亦然，所述板特征和板消除特征两者可以由此具有沿着所述标尺图案在所述绝对信号范围内变化的特性。
在各种执行方案中，所述第二类型的标尺元件可以包括导电区域，并且所述板消除特征可以形成在所述导电区域中。在各种这样的构造中，所述标尺图案可以形成在标尺部中，所述标尺部包括至少一个：印刷电路板；包括去除面积的图案化薄金属片，形成的薄金属片包括因所述薄金属片变形而形成的凹进；或金属材料件，包括因去除金属材料而形成的凹进。
在一个执行方案中，所述位置感测设备可以具有最大测量范围，并且所述绝对信号范围可以在所述最大测量范围上延伸。在可替代的执行方案中，所述绝对信号范围可以指定为在所述最大测量范围的第一部上延伸的第一绝对信号范围，类似于所述第一绝对信号范围，第二绝对信号范围在所述最大测量范围的第二部上延伸。在这样的执行方案中，所述标尺可以进一步包括绝对信号范围识别部，得以在所述最大测量范围上确定绝对位置。在各种构造中，所述绝对信号范围识别部可以包括沿着所述标尺的第二标尺图案或二进制代码元件中的至少一个。
在各种执行方案中，所述信号部和所述标尺图案可以被构造成使得至少一个输出信号在所述标尺波长P下是周期的，并且所述信号特性可以包括所述周期输出信号的振幅或直流偏移。在各种执行方案中，所述信号部和所述标尺图案可以被构造成使得所述绝对位置信号的信号特性在所述绝对信号范围上线性地变化。
在各种执行方案中，所述读数头的信号部可以包括一个或多个传感器部，所述一个或多个传感器部输出的位置信号取决于涡流而变化。如一个具体说明性示例，可以包括沿着所述标尺的长度隔开P/4的四个传感器部(例如，其中所述输出信号被指定为A、B、A'和B')。根据某些信号处理技术，增量位置信号可以能够通过一个公式(例如，tan-1((A-A')/(B-B')))确定，而绝对位置信号可以能够通过另一公式(例如，A+B+A'+B')确定。
将要了解的是，包括诸如本文中描述的构造的位置感测设备将具有优于某些现有系统的各种优点。例如，如将要在本文中更详细地描述的，这样的构造可以允许单个读数头信号部提供允许确定增量位置信号和绝对位置信号两者的信号。换句话说，这样的构造可以不需要第二标尺轨道和相应的第二读数头信号部来读取所述第二标尺轨道以便确定增量位置信号和绝对位置信号两者。这样的构造也可以具有低功耗要求(例如，由于不需要用于第二读数头信号部的功耗)。另外，在各种执行方案中，可以利用窄标尺，在于可以不需要第二共线性标尺轨道。
附图说明
图1是手工具类型卡尺的分解等距视图，包括具有标尺图案的标尺。
图2是一部分图1标尺的等距视图，图示的标尺元件在标尺图案的第一标尺元件区和第二标尺元件区中。
图3A-3C是标尺图案的可替代实施例的侧视图。
图4是用于感测相对于标尺图案位置的一部分读数头的等距视图。
图5A和5B是图示读数头可替代实施例的各种操作原理的示意图。
图6A-6C分别是与图3A-3C标尺图案组合使用的读数头输出信号的视图。
图7A-7C分别是所得到绝对位置信号的视图，对应于图6A-6C的输出信号和图3A-3C的标尺图案。
图8A-8G是除图3A-3C之外的标尺图案可替代实施例的视图。
图9A-9B是模拟图3A-3C的旋转或带角度标尺图案的实施例的视图。
图10是结合用在标尺上的两个标尺图案的视图。
具体实施方式
图1是手工具类型卡尺100的分解等距视图，包括具有标尺图案170的标尺102。如图1示出的，标尺102可以包括基板168，标尺图案170可以形成或附接到基板168上，并且基板168可以由具有大致矩形横截面的刚性或半刚性杆组成。一对横向突起的固定的钳108和110一体地形成在标尺102的第一端112附近。相应的一对横向突起的可移动钳116和118形成在包括读数头164的滑动器组件120上。
物体的外侧尺寸通过将物体放置在钳108和116上的一对接合表面114之间进行测量。类似地，物体的内侧尺寸通过将钳110和118放置在物体内进行测量。钳110和118的接合表面122定位成接触待测量物体的表面。接合表面122和114被定位成使得当钳108和116的接合表面114彼此接触时，钳110和118的接合表面122彼此对准。在该位置，零位置(未示出)，卡尺100所测量的外侧尺寸和内侧尺寸两者应该为零。
卡尺100还包括附接至滑动器组件120的深度杆126。深度杆126从标尺102纵向突起并且终止在接合端128处。当卡尺100处于零位置时，深度杆126的长度使得接合端128与标尺102的第二端132平齐。通过将标尺102的第二端132抵靠在形成孔的表面上以及将深度杆126延伸到所述孔中直到所述端128触摸孔底部，卡尺100能够测量孔的深度。
是否使用外侧测量钳108和116、内侧测量钳110和118或深度杆126进行测量，测量的尺寸显示在常规数字显示器138上，其安装在滑动器组件120的盖139中。一对推动按钮开关134和136也安装在盖139中。开关134打开和关闭滑动器组件120的信号处理和显示电子电路166。开关136用于把显示器138复位到零。
如图1示出的，滑动器组件120包括具有引导边缘142的基部140。当滑动器组件120跨坐标尺102时，引导边缘142接触标尺102的侧缘146。这确保卡尺100的准确操作。一对螺钉147将弹性压力杆148偏置在标尺102的配合边缘上，以消除滑动器组件120和标尺102之间的自由游隙。
深度杆126插入到形成在标尺102下侧的深度杆沟槽152中。深度杆沟槽152沿着标尺102下侧延伸，以提供深度杆126的间隙。深度杆126由端止动件154保持在深度杆沟槽152中。端止动件154在第二端132处附接至标尺102的下侧。在操作期间，端止动件154还防止滑动器组件120在第二端132处不经意间脱离标尺102。
滑动器组件120还包括在标尺102上方安装在基部140上的摘除组件160。由此，基部140和摘除组件160作为一单元而移动。摘除组件160包括基板162，诸如常规的印刷电路板。基板162将涡流读数头164承载在其下表面上。信号处理和显示电子电路166安装在基板162的上表面上。弹性密封件163被压缩在盖139和基板162之间，以防止污染信号处理和显示电子电路166。读数头164的下侧由轻薄、坚固耐用的绝缘涂层167(例如，在一个具体说明性示例中可以为大约50mm厚)覆盖。
标尺102包括沿着测量轴方向MA延伸的标尺图案170。如将在下面关于图2更详细地描述的，标尺图案170可以包括沿着测量轴方向MA周期性地布置的第一标尺元件区和第二标尺元件区，并且可以分别包第一类型的标尺元件和第二类型的标尺元件。保护性绝缘层172(例如，在一个具体说明性示例中可以至多大约100mm厚)可以覆盖标尺图案170。如图1示出的，保护层172可包括印刷记号。
滑动器组件120承载读数头164，使得它与标尺102略微分开一气隙，所述气隙形成在绝缘涂层167和172之间。在一个具体说明性示例中，气隙可以大约为0.5mm量级。一起地，读数头164和标尺图案170形成涡流换能器，它在一个执行方案中通过产生改变的磁场进行操作。改变的磁场感应出环流，已知为涡流，如将在下面更详细地描述的，在标尺图案170的一些标尺元件中将之放置在改变的磁场内。
图2是图1一部分标尺102的等距视图，图示的标尺元件位于标尺图案170的多个第一标尺元件区和第二标尺元件区中。在图2中，图示的多个第一标尺元件区FZ1-FZ7沿着测量轴方向MA周期性地布置。图示的多个第二标尺元件区SZ1-SZ6也沿着测量轴方向MA周期性地布置并且与多个第一周期标尺元件区FZ1-FZ7交错，使得第一标尺元件区和第二标尺元件区根据标尺波长P沿着测量轴方向MA周期性地重复。在图2的示例中，每个各自第一标尺元件区和第二标尺元件区的面积可以大约相同，使得每个沿着测量轴方向MA的尺寸大约等于标尺波长P的1/2。将要了解的是，在其它实施例中，第一标尺元件区和第二标尺元件区的面积和宽度可以不同。
每个第一标尺元件区包括第一类型的标尺元件，并且每个第二标尺元件区包括第二类型的标尺元件。更具体地，在图2的示例中，所包括的第一类型的标尺元件是板特征，其中每个图示的第一标尺元件区FZ1-FZ7包括各自导电板面积P1-P7。第二类型的标尺元件是板消除特征，其中每个图示的第二标尺元件区SZ1-SZ6包括各自凹进面积R1-R6。在另一执行方案中，作为板消除特征的另一示例，非导电面积可以包括在每个第二标尺元件区SZ1-SZ6内。
如将在下面更详细地描述的，凹进面积R1-R6各具有沿着标尺图案在绝对信号范围内变化的特性，以在绝对信号范围内提供不同各自第二标尺元件区SZ1-SZ6的不同各自涡流响应。更具体地，如图2图示的，每个凹进面积R1-R6的凹进深度示出为从首先图示凹进面积R1至最后图示凹进面积R6增加。如将在下面更详细地描述的，凹进深度的该差异提供不同涡流响应，并且响应于各自涡流的读数头的信号部可以相应地输出绝对位置信号，其具有沿着绝对信号范围变化的信号特性，以独特地指示沿着绝对信号范围的各自位置。
在各种执行方案中，可以利用各种技术制造标尺102和/或标尺图案170。例如，在一个执行方案中，基板168可以由导电散料(例如，铝)形成。在这样的情况下，凹进面积R1-R6可以通过在基板168上逐步做出更深的水平切割而形成。然后，基板168可以由上文关于图1描述的保护层172覆盖。
图3A-3C是标尺图案370A-370C的不同可替代实施例的侧视图。将要了解的是，标尺图案370A-370C可以具有某些类似于图2标尺图案170的特性，并且将要理解类似于另外在下面描述地进行操作。如图3A-3C示出的，标尺图案370A-370C各包括多个第一标尺元件区FZ1-FZ9和多个第二标尺元件区SZ1-SZ8。类似于标尺图案170，在标尺图案370A-370C中，图示的多个第一标尺元件区FZ1-FZ9和图示的多个第二标尺元件区SZ1-SZ8沿着测量轴方向MA周期性地布置。第一标尺元件区和第二标尺元件区也交错，使得第一标尺元件区和第二标尺元件区根据标尺波长P沿着测量轴方向MA周期性地重复。每个第一标尺元件区和第二标尺元件区的宽度大约相同，使得每个的宽度大约等于标尺波长P的1/2。
如图3A示出的，在标尺图案370A中，每个图示的第一标尺元件区FZ1-FZ9包括各自导电板面积P1A-P9A，并且每个图示的第二标尺元件区SZ1-SZ8包括各自凹进面积R1A-R8A。如直虚线箭头310A指示的，每个凹进面积R1A-R8A的凹进深度示出为根据线性函数从首先图示凹进面积R1至最后图示凹进面积R8增加。导电板面积P1A-P9A示出为在每个第一标尺元件区FZ1-FZ9中相同。如将在下面关于图6A和7A更详细地描述的，在一个执行方案中，该构造导致读数头传感器部的输出信号的上信号峰一般沿着直水平线落下，而下信号峰一般沿着曲线落下，并且所得到的绝对位置信号特性也是弯曲的。
如图3B示出的，在标尺图案370B中，每个图示的第一标尺元件区FZ1-FZ9包括各自导电板面积P1B-P9B，并且每个图示的第二标尺元件区SZ1-SZ8包括各自凹进面积R1B-R8B。如弯曲虚线箭头310B指示的，每个凹进面积R1B-R8B的凹进深度示出为根据弯曲函数从首先图示凹进面积R1至最后图示凹进面积R8增加。导电板面积P1B-P9B示出为在每个第一标尺元件区FZ1-FZ9中相同。如将在下面关于图6B和7B更详细地描述的，在一个执行方案中，该构造导致读数头传感器部的输出信号的上信号峰一般沿着直水平线落下，而下信号峰一般沿着向下成角度的直线落下，并且所得到的绝对位置信号一般也向下成角度，但也在标尺波长P下有些周期性。
如图3C示出的，在标尺图案370C中，每个图示的第一标尺元件区FZ1-FZ9包括各自导电板面积P1C-P9C，并且每个图示的第二标尺元件区SZ1-SZ8包括各自凹进面积R1C-R8C。如弯曲的虚线箭头310C指示的，每个凹进面积R1C-R8C的凹进深度示出为根据弯曲函数从首先图示凹进面积R1C至最后图示凹进面积R8C增加。另外，在该执行方案中，如直虚线箭头309C指示的，导电板面积P1C-P9C的高度示出为根据近似线性函数从首先图示导电板面积P1C至最后导电板面积P9C降低。然而，将要了解的是，如在本文中其它实施例中指示的，可以可替代地使用期望的非线性函数。将要了解的是，即使导电板面积的高度降低，读数头也将继续关于标尺图案370C在水平L1处移动。例如，一旦读数头超过具有L2高度的导电板面积P9C，读数头的距离将是正常间隙距离加上距离DL1L2＝L1-L2。如将在下面关于图6C和7C更详细地描述的，在一个执行方案中，标尺图案370C的该构造导致读数头传感器部的输出信号的上信号峰一般沿着向下成角度的直线落下，而下信号峰一般沿着类似向下成角度的直线落下，峰-峰差异由此沿着测量范围具有相对恒定的振幅，并且所得到的绝对位置信号也大约线性和向下成角度。
图4是用于感测相对于标尺图案470位置的读数头405各部的等距视图。将要了解的是，标尺图案470可以具有类似的特性，并且将理解除在下面另外描述的，类似于一个或多个标尺图案170和370A-370C进行操作。如图4示出的，读数头405包括用于励磁标尺图案470中的涡流的励磁部430A和430B，以及输出取决于涡流而变化的位置信号的第一和第二传感器部410A和410B。第一和第二传感器部410A和410B包括为读数头405信号部410的一部分。虽然出于简化目的信号部410的本解释图示为仅具有两个传感器部，但将要了解的是，在其它执行方案中，如将在下面关于图6A-6C和7A-7C更详细地描述的，可以利用不同数量的传感器部(例如，四个传感器通道隔开P/4)。
如将在下面更详细地描述的，在一个执行方案中，读数头405的第一和第二传感器部410A和410B以及励磁部430A和430B可以由在印刷电路板(例如，图1滑动器组件120的印刷电路板162)金属层中制造的共面感应线圈组成。在一个执行方案中，印刷电路板可以包括至少两个金属层。如图4图示的，第一或顶层可以包括用于将一系列节点N1-N4连接到位置感测和驱动电路(例如，可以包括在滑动器组件120的信号处理和显示电子电路166中)的迹线。
节点N1联接到可以提供位置信号SEN1的信号线SL1。节点N2联接到可以提供位置信号SEN2的信号线SL2。节点N3A和N3B联接在一起，并且可以引用为共同节点N3，共同节点N3联接到可以接收励磁信号DRV的信号线SL3。节点N4联接到信号线SL4，信号线SL4联接到地面GND。
如图4进一步示出的，印刷电路板的第二或下金属层可以包括第一和第二传感器部410A和410B以及励磁部430A和430B(例如，印刷的共面感应线圈)。在一些情形下，励磁部430A和430B可以一起引用为读数头405的单个励磁部。如图4图示的，第一传感器部410A的一端联接到节点N1(即，提供位置信号SEN1)，而另一端联接到节点N4(即，连接到地面GND)。第二传感器部410B的一端联接到节点N2(即，提供位置信号SEN2)，而另一端联接到节点N4(即，连接到地面GND)。励磁部430A的一端联接到节点N3A(即，接收励磁信号DRV)，而另一端联接到节点N4(即，连接到地面GND)。励磁部430B的一端联接到节点N3B(即，接收励磁信号DRV)，而另一端联接到节点N4(即，连接到地面GND)。读数头405和标尺图案470的操作将在下面关于图5A更详细地描述。
如图4示出的，标尺图案470包括位于各自第一标尺元件区中的导电板面积P1-P3，以及位于各自第二标尺元件区中的凹进面积R1R3。如将在下面关于图5A更详细地描述的，当读数头405移动使得一个凹进面积R1-R3在传感器部410A下主要居中时，各自凹进面积可以主要影响位置信号SEN1。类似地，如果读数头移动使得一个凹进面积R1-R3在传感器部410B下主要居中，则各自凹进面积可以主要影响位置信号SEN2。如也将在下面关于图5A更详细地描述的，位置信号SEN1和SEN2之间的差异可以用来确定标尺图案470相对于读数头405的位置。差异可以提供来自共模误差的改进的线性度和鲁棒性。
将要了解的是，虽然为简化起见，图4的示例已经图示一构造，其中读数头信号部410包括沿着标尺长度隔开P/2的两个传感器部410A和410B，在其它执行方案中，可以包括不同数量的传感器部(例如，1、3、4，等等)。例如，在另一构造中，读数头的信号部可以包括沿着标尺长度隔开P/4的四个传感器部(例如，输出信号指定为A、B、A'和B')。如将在下面关于图6A-6C和7A-7C更详细地描述的，根据某些信号处理技术，在这样的示例构造中，增量位置信号可以能够由一个公式(例如，tan-1((A-A')/(B-B')))确定，而绝对位置信号可以能够由另一公式(例如，A+B+A'+B')确定。
图5A和5B是图示读数头可替代实施例各种操作原理的示意图。图5A是图示读数头505A各种操作原理的示意图，其可以说明图4读数头405的操作原理。如图5A示出的，在一个执行方案中，读数头505A可以包括第一和第二传感器部510A和510B以及励磁部530A和530B。第一和第二传感器部510A和510B包括作为信号部510的一部分，而励磁部530A和530B包括作为读数头505A的励磁部530的一部分。在一个具体示例执行方案中，第一和第二传感器部510A和510B以及励磁部530A和530B均可以由印刷在印刷电路板(例如，图1滑动器组件120的印刷电路板162)中的平面螺旋线圈组成。在各种执行方案中，传感器部和励磁部可以制造在印刷电路板的相同或不同的金属层中。例如，在具有两个金属层的印刷电路板中，传感器部和励磁部均可以制造在相同的金属层(例如，如图4构造图示的)中。如另一示例，在具有四个金属层的印刷电路板中，传感器部和励磁部可以制造在不同的金属层中。在一个具体示例执行方案中，包括多个标尺元件570E的标尺图案570可以由导电散料(例如，铝)形成。
在一个具体示例执行方案中，励磁部530A和530B可以以选定波形图案(例如，正弦、具有脉冲固有电路(pulsedresonantcircuit)的准正弦，等)被(例如，节点N3处的励磁信号DRV)驱动。励磁部530A和530B的驱动可以分别在第一和第二传感器部510A和510B上感应出电压。在一个具体示例执行方案中，取决于标尺元件570E的线性位置，标尺元件570E中的涡流可以影响励磁部530A和530B分别到第一和第二传感器部510A和510B的电感耦合。在某些执行方案中，第一和第二传感器部510A和510B可以由此被引用为可变电感元件，其中电感取决于标尺元件570E的位置。
如上文关于图2-4描述的，标尺图案570可以包括沿着测量轴方向MA周期性地交替的第一类型的标尺元件和第二类型的标尺元件570E(例如，板面积和凹进面积)。出于简化本说明和解释的目的，在图5A中仅图示接近第一和第二传感器部510A和510B以及励磁部530A和530B的单个标尺元件570E(例如，代表板面积或凹进面积中的任一个)。
如具体说明性示例，如果标尺元件570E主要与励磁部530A和第一传感器部510A对准，它将主要影响电感耦合。相反地，如果标尺元件570E主要与励磁部530B和第二传感器部510B对准，它将主要影响此电感耦合。电感耦合的影响将相应影响各自位置信号SEN1和SEN2的量值。以这种方式，位置信号SEN1和SEN2(即，节点N1和N2处测量的)之间的差异可以指示标尺元件570E和相应标尺图案570的位置。将要了解的是，以这种方式利用涡流读数头的构造的一个特定优点在于，位置感测设备可以一般制成对诸如切削油、水、其它流体、灰尘、铁磁颗粒等等的污染物不敏感。另外，相比利用位置感测设备的其它传感器构造，所公开的构造可以低功率使用并且可以更便宜地生成。
在一个执行方案中，励磁部530A和530B可以由彼此镜象并且共享共同电流源(例如，来自节点N3处的励磁信号DRV)和共同地面(例如，节点N4处)的两个相邻共面线圈组成。在这样的执行方案中，电流可以在相反方向上流过励磁部530A和530B(即，分别逆时针和顺时针)，使得总电感最大化。制造励磁部530A和530B使之彼此镜象也有助于确保位置信号SEN1和SEN2将相对地对称。励磁部530A和530B也可以制造在印刷电路板的金属层中，具有最大厚度以最小化阻力并相应地最小化所需要的驱动功率的量。在一个执行方案中，励磁部530A和530B可以制造于将在操作期间最接近标尺图案570的金属层中。
在各种执行方案中，标尺图案570的宽度可以做成略微大于读数头505A的宽度，以容纳可能发生的各种错位。另外，每个标尺元件570E的长度可以为读数头505A总组合长度的大约一半，以最大化(例如，由位置信号SEN1和SEN2之间差确定的)响应信号的范围和线性度。
虽然图5A所示的执行方案示出了提供分开信号的第一和第二传感器部510A和510B，但应该认识到，在可替代的执行方案中，第一和第二传感器部510A和510B可以组合成具有单个输出的单个线圈，或者可以包括各提供分开信号的附加传感器部(例如，四传感器部构造)。如将在下面关于图5B更详细地描述的，在另一可替代的执行方案中，单个导电电路可以执行励磁部和传感器部两者的功能，并且该传感器部内复杂阻抗的改变可以提供位置信号。
图5B是图示读数头505B各种操作原理的示意图，其中单个导电电路可以执行励磁部和传感器部两者的功能。在各种执行方案中，读数头可以包括一个或多个这样的导电电路(例如，四个导电电路隔开P/4)。类似于图5A，出于简化本说明和解释的目的，仅描述了接近读数头505B的单个标尺元件电路570E(例如，代表板面积或凹进面积任一)，其图示为仅包括单个导电电路。如图5B示出的，如2006年加拿大魁北克城AdvancesinSignalProcessingforNonDestructiveEvaluationofMaterials的J.Lefebvre、C.Mandache和J.Letarte的“Pulsededdycurrentempiricalmodeling”中更详细地描述的，读数头505B和目标标尺元件570E可由此建模为简单的两部分电路。如描述的，影响涡流传感器阻抗的一些关键变量是：传感器线圈的物理尺寸和组成；驱动频率(ω)；目标的电导率(σ)；目标的磁导率(μ)；目标的不规则性；以及传感器到目标的间隙和取向。
如图5B示出的，读数头505B在左侧的图示电路充当励磁部和传感器部两者，并且具有电感LS、阻力RS，并且由电压源驱动。右侧的标尺元件570E图示为目标电路并且具有有效电感Lt和阻力Rt。标尺元件570E的有效目标值取决于σ、μ、ω和系统几何结构。两个电路的耦合取决于传感器到目标亲近性，并且反映在互感中。k的值是0|k|1并且随着间隙的降低而增加。读数头505B由于与标尺元件570E联接的复杂阻抗的改变可以提供可以用以确定读数头505B相对于标尺元件570E和相应标尺图案570的位置的相应位置信号。
图6A-6C分别是与图3A-3C标尺图案组合使用的读数头的输出信号视图，图7A-7C是所得到的绝对位置信号的视图。为了更好地图示图6A-6C输出信号的特性，示出的信号为图3A-3C标尺图案的伸展样式。更具体地，示出的信号为覆盖50个标尺波长P的标尺图案样式，包括50个第一标尺元件区和第二标尺元件区FZ和SZ中的每个，具有继续根据上文关于图3A-3C描述的相同特性的标尺图案。如具体说明性示例，利用这样的标尺图案的位置感测设备可以限定为具有绝对信号范围延伸在其上的50-标尺波长最大测量范围。将要了解的是，在其它执行方案中，标尺图案和相应的最大测量范围可以在更多或更少数量的标尺波长上延伸。
在各种执行方案中，图6A-6C的输出信号可以代表读数头信号部的一个传感器部的输出。如上文关于图4描述的，读数头的信号部可以包括一个或多个传感器部，其输出取决于涡流而变化的位置信号。如一个具体说明性示例，可以包括沿着标尺长度隔开P/4的四个传感器部(例如，输出信号指定为A、B、A'和B')。图6A-6C的信号可以相应地代表来自一个传感器部的这些输出信号中的一个。
根据某些信号处理技术，增量位置信号可以能由一个公式(例如，tan- 1((A-A')/(B-B')))确定，而(例如，由图7A-7C信号指示的)绝对位置信号可以能够由另一公式(例如，A+B+A'+B')确定。将要了解的是，这样的公式可以通过信号处理和物理电路组合的任何组合加以实施(例如，各信号之和的绝对位置信号可以根据信号处理和/或信号线物理电路组合来确定)。
图6A图示读数头输出信号600A，图7A图示对应于图3A标尺图案370A的相应绝对位置信号700A。如上文关于图3A描述的，在标尺图案370A中，每个凹进面积R1A-R8A的凹进深度根据线性函数从首先图示凹进面积R1至最后图示凹进面积R8增加，而导电板面积P1A-P9A保持相同。如图6A示出的，例如，取决于读数头信号到增加间隙的非线性响应，该构造导致读数头信号部(例如，读数头信号部的单个传感器部)的输出信号600A，其中上信号峰(例如，对应于读数头传感器部在每个导电板面积之上居中)一般沿着直水平线落下，而下信号峰(例如，对应于读数头传感器部在每个凹进面积之上居中)一般沿着曲线落下。如图7A示出的，所得到的绝对位置信号700A也弯曲，斜率在标尺图案370A端部附近变得平缓，这相应地增加了在标尺图案370A端部附近准确确定绝对位置的难度。
图6B图示读数头输出信号600B，图7B图示对应于图3B标尺图案370B的相应绝对位置信号700B。如上文关于图3B描述的，在标尺图案370B中，每个凹进面积R1B-R8B的凹进深度根据弯曲函数从首先图示凹进面积R1至最后图示凹进面积R8增加，而导电板面积P1B-P9B保持相同。如图6B示出的，该构造导致读数头信号部的输出信号600B，其中上信号峰(例如，对应于读数头传感器部在每个导电板面积之上居中)一般沿着直水平线落下，而下信号峰(例如，对应于读数头传感器部在每个凹进面积上居中)一般沿着向下成角度的直线落下。如图7B示出的(x轴已减少至三个标尺波长P，以便更好地图示信号特性)，所得到的绝对位置信号700B一般也以类似方式向下成角度，但也在标尺波长P下有些周期性。将要了解的是，与绝对位置信号700A比较，绝对位置信号700B也是相对一致的(即，整体信号700B在标尺图案370B端部附近并不具有显著降低的斜率)。
图6C图示读数头输出信号600C，图7C图示对应于图3C标尺图案370C的相应绝对位置信号700C。如上文关于图3C描述的，在标尺图案370C中，每个凹进面积R1C-R8C的凹进深度根据弯曲函数从首先图示凹进面积R1至最后图示凹进面积R8增加，并且导电板面积P1C-P9C的高度根据近似线性函数或(根据期望)非线性函数从首先图示导电板面积P1C至最后导电板面积P9C降低。如图6C示出的，该构造导致读数头信号部的输出信号600C，其中上信号峰(例如，对应于读数头传感器部在每个导电板面积之上居中)一般沿着向下成角度的直线落下，并且下信号峰(例如，对应于读数头传感器部在每个凹进面积上居中)一般沿着类似向下成角度的直线落下，峰-峰差异由此沿着测量范围具有相对恒定的振幅。如图7C示出的，所得到的绝对位置信号700C一般也线性且向下成角度。
将要了解的是，单个读数头信号部提供允许确定增量位置信号和绝对位置信号两者的信号的能力是本文中描述的位置感测设备的进一步优点。更具体地，为了确定增量位置信号和绝对位置信号两者，诸如本文中描述的构造并不需要第二标尺轨道和相应第二读数头信号部来读取第二标尺轨道。这样的构造也可以具有低功耗要求(例如，由于不需要为第二读数头信号部的功率)。另外，在各种执行方案中，可以利用窄标尺，在于不需要第二共线性标尺轨道。
应该认识到，其它读数头、电路和信号处理可以用于本文中公开的各种标尺，如上面提到的替代例。例如，在之前并入的'494和'389专利参考中公开的各种读数头和电路可以适于与本文中公开的各种标尺构造结合工作，以便根据本文中公开的原理提供增量位置信号和绝对位置信号。由此，将认识到，上面提到的读数头、电路和信号处理仅是示例性的，并且是非限制性的。
图8A-8G分别是标尺图案870A-870G的可替代实施例的视图，其除之前关于图3A-3C描述地进行图示。每个标尺图案870A-870G包括各自第一标尺元件区FZ和第二标尺元件区SZ。如图8A示出的，标尺图案870A的侧视图被图示。在标尺图案870A中，每个第一标尺元件区FZ包括相对于总体标尺图案870A具有相同高度的各自导电板面积。每个第二标尺元件区SZ包括各自凹进面积。每个凹进面积的凹进深度示出为根据线性函数沿着标尺图案从左至右增加，类似于图3A的构造。
如图8B示出的，图示了标尺图案870B的侧视图。在标尺图案870B中，每个第一标尺元件区FZ包括相对于总体标尺图案870B底部具有相同深度的各自凹进面积。每个第二标尺元件区SZ包括各自导电板面积。每个导电板面积的高度示出为根据线性函数沿着标尺图案从左至右增加。将要了解的是，虽然当第二类型的标尺元件变化时上文描述的某些其它标尺图案具有板消除特征(例如，凹进面积)，但标尺图案870B图示一构造，其中第一类型的标尺元件是保持恒定的板消除特征，而第二类型的标尺元件是板高度变化的板特征。
图8C-8G分别是标尺图案870C-870G的平面图。每个标尺图案870C-870G分别相对于传感器/标尺轨道宽度W1C-W1G图示。在每个标尺图案870C-870G中，取决于执行方案，黑暗面积可以代表变化的板或凹进面积。例如，在各种执行方案中，黑暗面积可以代表被加工的孔，通过放电加工形成在金属块中，蚀刻在PCB中，印制在薄金属片中，等等。如另一示例，在各种其它执行方案中，黑暗面积可以代表形成在PCB中的导电板面积，其它地方不导电，或者其余部分被加工、印制或蚀刻成凹进，等等。
如图8C示出的，在标尺图案870C中，变化的板和/或凹进面积图示在两种类型的标尺元件区FZ和S中，同时，根据正弦波状函数图示了变化的面积，沿着标尺图案从左至右振幅增加。如图8D和8E示出的，在标尺图案870D和870E中，变化的板和/或凹进面积图示在每个第二标尺元件区SZ中，而第一标尺元件区FZ保持恒定。在标尺图案870D中，根据一定数量的类似大小的水平取向椭圆形状图示了变化的面积，其中形状的数量沿着标尺图案从左至右增加。在标尺图案870E中，根据竖直取向的椭圆形状图示了变化的面积，高度沿着标尺图案从左至右增加。
如图8F示出的，在标尺图案870F中，变化的板和/或凹进面积图示在两种类型的标尺元件区FZ和S中，同时，根据正弦波状函数图示了变化的面积，沿着标尺图案从左至右振幅增加。如图8G示出的，在标尺图案870G中，每个第一标尺元件区FZ是相同的，而每个第二标尺元件区SZ包括各自导电板面积。如图示的，每个导电板面积的面积可以是相当恒定的，而子部可以做成一定数量，使得提供给涡流的有效阻力基于子部的数量而变化。将要了解的是，在这样的构造中，每个板导电面积中的附加子部将一般增加阻力并降低涡流及其相关联的信号贡献(即，减少)。
图9A-9B是旋转或带角度标尺图案的实施例的视图，其可以以其它方式理解，类似于之前描述的图3A-3C和/或8A或8B的模拟线性标尺进行操作。因此，将在此描述仅显著差异和/或关键元件。每个标尺图案970A和970B包括各自的第一标尺元件区FZ和第二标尺元件区SZ。在这些实施例中，各区是带角度的区，根据角周期或波长P布置。如图9A示出的，标尺图案970A的侧视图被图示，其中包括图案970A的标尺具有圆形测量轴方向MA，并且绕中央旋转轴RA旋转或移位。在标尺图案970A中，每个第一标尺元件区FZ包括相对于总体标尺图案970A具有相同高度(半径)的各自导电板面积。每个第二标尺元件区SZ包括各自径向凹进面积。模拟图3A的构造，每个凹进面积的径向凹进深度示出为围绕标尺图案在顺时针方向上增加，开始于第二标尺元件区SZ1并结束于第二标尺元件区SZ8。信号处理可以用于保持信号过渡的轨道在之间SZ8、FZ1和SZ1(例如)，以根据需要解决在SZ8和SZ1之间步调改变而可能出现的任何分歧。将要理解的是，模拟上面提到的(或者模拟于相对于之前并入的'389专利的图18和19的公开内容)的读数头可以沿着或围绕标尺图案970A的外周，以便以模拟之前提出原理的方式感测增量信号和绝对信号。
如图9B示出的，图示了标尺图案970B的等距视图，其中包括图案970B的标尺具有圆形测量轴方向MA，并且绕中央轴RA旋转或移位。标尺图案970B相对于传感器/标尺轨道宽度W1R进行图示。在标尺图案970B中，每个第一标尺元件区FZ包括相同轴向高度的各自导电板面积(例如，导电板面积共面地垂直于旋转轴RA)。每个第二标尺元件区SZ包括各自轴向凹进面积。模拟图9A的构造，每个凹进面积的轴向凹进深度示出为围绕标尺图案在顺时针方向上增加，开始于第二标尺元件区SZ1，等等。信号处理可以用于保持信号过渡的轨道在导电板P1及其相邻凹进附近，以根据需要解决在其相邻凹进之间步调改变而可能出现的任何分歧。将要理解的是，模拟上面提到的(或者模拟相对于之前并入的'389专利的图16和17的公开内容)的平面读数头可以沿着一部分标尺图案970B在轨道宽度W1R中轴向面向标尺图案970B，以便以模拟之前提出原理的方式感测增量信号和绝对信号。
图10是两个标尺图案1070A和1070B的视图，结合用在标尺1002上以确定绝对位置。如图10示出的，标尺图案1070A由三个标尺图案部SPP、SPP'和SPP”形成。在各种执行方案中，每个标尺图案部SPP、SPP'和SPP”可以类似于任何之前描述的标尺图案(例如，图3A的标尺图案370A)。每个标尺图案部SPP、SPP'和SPP”包括各自的第一标尺元件区FZ和第二标尺元件区SZ。
每个第一标尺元件区FZ包括相对于总体标尺图案1070A具有相同高度的各自导电板面积。更具体地，标尺图案部SPP、SPP'和SPP”的第一标尺元件区FZ分别包括导电板面积P1-P8、P1'-P8'和P1”-P8”。每个第二标尺元件区SZ包括各自凹进面积。更具体地，标尺图案部SPP、SPP'和SPP”的第二标尺元件区SZ分别包括凹进面积R1-R8、R1'-R8'和R1”-R8”。每个凹进面积的凹进深度示出为沿着每个各自标尺图案部SPP、SPP'和SPP”从左至右增加，类似于图3A的构造。
标尺图案1070A示出为在最大测量范围MMR上延伸。每个标尺图案部SPP、SPP'和SPP”示出为在最大信号范围MMR的各自部上延伸。更具体地，标尺图案部SPP在第一绝对信号范围ASR上延伸，第一绝对信号范围ASR在最大测量范围MMR的第一部上延伸。相应地，标尺图案部SPP'在第二绝对信号范围ASR'上延伸，第二绝对信号范围ASR'在最大测量范围MMR的第二部上延伸，并且标尺图案部SPP”在第三绝对信号范围ASR”上延伸，第三绝对信号范围ASR”在最大测量范围MMR的第三部上延伸。
在各种执行方案中，标尺图案1070B也可以类似于任何之前描述的标尺图案(例如，图3A的标尺图案370A)。标尺图案1070B包括第一标尺元件区FZ和第二标尺元件区S，其中每个第一标尺元件区FZ包括各自导电板面积P1M-P9M，每个相对于总体标尺图案1070B具有相同高度，并且每个第二标尺元件区SZ包括各自凹进面积R1M-R8M。每个凹进面积R1M-R8M的凹进深度示出为根据线性函数沿着标尺图案从左至右增加，类似于图3A的构造。
在图10的执行方案中，标尺图案1070B可以充当绝对信号范围识别部，其能够确定哪个绝对信号范围ASR、ASR'或ASR”与位置信号关联。以这种方式，标尺图案1070B可以本质上充当“粗糙的”标尺图案，而标尺图案1070A的标尺图案部SPP、SPP'和SPP”每个可以本质上充当“中间的”或“精致的”标尺图案。在可替代的执行方案中，替代第二标尺图案1070B，可以利用其它机构用于绝对信号范围识别部(例如，二进制代码元件可以沿着标尺1002加以利用)。
在一个执行方案中，可以利用与其它所描述标尺元件类似的技术形成用于绝对信号范围识别部(或者可替代地用于单独标尺图案)的二进制代码元件。例如，可以利用诸如导电板面积和凹进面积等两种深度的一系列标尺元件形成二进制代码，以二进制代码顺序布置在标尺上，多个读数头传感器可以用来读取。如另一示例，板面积高度或凹进面积深度的附加变化可以用以实施甚至更高量级的代码(例如，利用3+变化)。
将要了解的是，这些示例仅是示例性的并且是非限制性的。上文描述的各种器件可以不同地定位并且采取除上面提到的其它形式，这将基于该公开由本领域普通技术人员认识到。例如，虽然若干上述标尺图案包括凹进面积，但其它类型的标尺元件可以可替代地用作板消除特征(例如，非导电面积)。一般情况下，针对板消除特征，可以变化的特性可以包括非导电面积的量、凹进面积的量、凹进面积的凹进深度，等等。针对板特征，可以变化的特性可以包括板面积的量、板高度，等等。
如另一示例，虽然如上面提到的，某些标尺图案可以通过在散料(例如，铝)中制出逐渐更深的切口而形成，但在其它执行方案中，可以利用其它制造技术。更具体地，在各种执行方案中，某些标尺图案可以形成在标尺部中，包括至少一个：印刷电路板；包括去除面积的图案化薄金属片、形成的薄金属片包括因所述薄金属片变形而形成的凹进；金属材料件，包括因去除金属材料而形成的凹进，等等。
上文描述的各种实施方式可组合以提供其它实施方式。在该说明书中参考的所有的美国专利和美国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。如果有必要采用各种专利和申请的概念来提供其它实施方式，则可修改实施方式的各方面。
根据上文详述的说明可对各实施方式做出这些和其它改变。一般而言，在以下权利要求中，所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制为在说明书和权利要求中公开的具体实施方式，而是应该被解释为包括所有可能的实施方式，连同这样的权利要求所享有的等同物的完全范围。

Claims (20)

1.一种位置感测设备，可用于测量第一构件沿着测量轴关于第二构件的位置，所述位置感测设备包括：
标尺，所述标尺包括一部分，所述部分包括沿着所述测量轴方向延伸的标尺图案；和
读数头，所述读数头沿着所述测量轴方向相对于所述标尺图案移动，所述读数头包括励磁所述标尺图案中的涡流的励磁部和输出取决于涡流而变化的位置信号的信号部；其中：
所述标尺图案包括：
多个第一标尺元件区，所述多个第一标尺元件区沿着所述测量轴方向周期性地布置，其中所述第一标尺元件区包括第一类型的标尺元件；以及
多个第二标尺元件区，所述多个第二标尺元件区沿着所述测量轴方向周期性地布置并且与所述多个第一周期标尺元件区交错，使得所述第一标尺元件区和第二标尺元件区根据标尺波长P沿着所述测量轴方向周期性地重复，其中所述第二标尺元件区包括第二类型的标尺元件，所述第二类型的标尺元件具有沿着所述标尺图案在绝对信号范围内变化的特性，以在所述绝对信号范围内提供不同各自第二标尺元件区的不同各自涡流响应；并且
所述信号部响应于各自涡流，以输出使信号特性沿着所述绝对信号范围变化的绝对位置信号，以独特地指示沿着所述绝对信号范围的各自位置。
2.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，所述绝对信号范围是标尺波长P的至少10倍。
3.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，所述第一类型的标尺元件包括板特征，并且所述第二类型的标尺元件包括板消除特征。
4.如权利要求3所述的位置感测设备，其中，所述板特征在所述第一标尺元件区的每个中是相同的。
5.如权利要求3所述的位置感测设备，其中，所述板特征包括导电板面积，并且所述板消除特征包括位于导体中的非导电面积或凹进面积中的至少一个。
6.如权利要求5所述的位置感测设备，其中，所述第二类型的标尺元件的沿着所述标尺图案在所述绝对信号范围内变化的特性包括至少一个：a)所述非导电面积的量，b)所述凹进面积的量，或c)所述凹进面积的凹进深度。
7.如权利要求6所述的位置感测设备，其中，
在所述绝对信号范围内变化的至少一个特性沿着所述绝对信号范围随着线性函数而变化。
8.如权利要求3所述的位置感测设备，其中，所述第二类型的标尺元件包括导电区域，并且所述板消除特征形成在所述导电区域中。
9.如权利要求8所述的位置感测设备，其中，所述标尺图案形成在标尺部中，所述标尺部包括至少一个：印刷电路板；包括去除面积的图案化薄金属片，形成的薄金属片包括因所述薄金属片变形而形成的凹进；或金属材料件，包括因去除金属材料而形成的凹进。
10.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，所述位置感测设备具有最大测量范围，并且所述绝对信号范围在所述最大测量范围上延伸。
11.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，所述位置感测设备具有最大测量范围，并且所述绝对信号范围被指定为在所述最大测量范围的第一部上延伸的第一绝对信号范围，类似于所述第一绝对信号范围，第二绝对信号范围在所述最大测量范围的第二部上延伸，并且所述标尺进一步包括绝对信号范围识别部，所述绝对信号范围识别部能够在所述最大测量范围上确定绝对位置。
12.如权利要求11所述的位置感测设备，其中，所述绝对信号范围识别部包括沿着所述标尺的第二标尺图案或二进制代码元件中的至少一个。
13.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，位于所述第一标尺元件区中的所述第一类型的标尺元件具有沿着所述标尺图案在所述绝对信号范围内变化的特性，以在所述绝对信号范围内提供不同各自第一标尺元件区的不同各自涡流响应。
14.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，所述第一类型的标尺元件包括在所述第一标尺元件区的每个中相同的板消除特征，所述第二类型的标尺元件包括板特征，并且第二类型的标尺元件的沿着所述标尺图案在所述绝对信号范围内变化的特性包括至少一个：a)板面积的量；或b)板高度。
15.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，所述信号部和所述标尺图案被构造成使得所述信号特性在所述绝对信号范围上线性地变化。
16.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，所述信号部和所述标尺图案被构造成使得至少一个输出信号在所述标尺波长P下是周期的，并且所述信号特性包括所述周期输出信号的振幅或直流偏移。
17.如权利要求1所述的位置感测设备，其中，每个第一标尺元件区的面积与每个第二标尺元件区的面积大约相同。
18.一种用于位置感测设备的标尺，所述位置感测设备可用于测量第一构件沿着测量轴关于第二构件的位置，所述标尺包括：
沿着所述测量轴方向延伸的标尺图案，所述标尺图案响应于涡流读数头，所述涡流读数头包括励磁所述标尺图案中的涡流的励磁部和输出取决于涡流而变化的位置信号的信号部；其中：
所述标尺图案包括：
多个第一标尺元件区，所述多个第一标尺元件区沿着所述测量轴方向周期性地布置，其中所述第一标尺元件区包括第一类型的标尺元件；以及
多个第二标尺元件区，所述多个第二标尺元件区沿着所述测量轴方向周期性地布置并且与所述多个第一周期标尺元件区交错，使得所述第一标尺元件区和第二标尺元件区根据标尺波长P沿着所述测量轴方向周期性地重复，其中所述第二标尺元件区包括第二类型的标尺元件，所述第二类型的标尺元件具有沿着所述标尺图案在绝对信号范围内变化的特性，以在所述绝对信号范围内提供不同各自第二标尺元件区的不同各自涡流响应；并且
所述标尺图案被构造成促使涡流读数头的信号部输出使信号特性沿着所述绝对信号范围变化的绝对位置信号，以独特地指示沿着所述绝对信号范围的各自位置。
19.如权利要求18所述的标尺，其中，所述第一类型的标尺元件包括板特征，并且所述第二类型的标尺元件包括板消除特征。
20.如权利要求19所述的标尺，其中，所述板特征包括导电板面积，并且所述板消除特征包括位于导体中的非导电面积或凹进面积中的至少一个，并且所述第二类型的标尺元件的沿着所述标尺图案在所述绝对信号范围内变化的特性包括至少一个：a)所述非导电面积的量，b)所述凹进面积的量，或c)所述凹进面积的凹进深度。
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