CN109631734A - 一种位移检测装置和位移检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移检测装置和位移检测方法，所述位移检测装置包括第一射频芯片、天线、电容组和检测部；所述电容组包括第一端、第二端和第三端，所述检测部包括第一端、第二端和第三端；所述电容组的第一端与所述天线的第一端以及所述检测部的第一端电连接，所述电容组的第二端与所述天线的第二端以及所述检测部的第二端电连接；所述第一射频芯片的第一端与所述电容组的第三端电连接，所述第一射频芯片的第二端与所述检测部的第三端电连接；所述检测部能与外部器件之间产生电容，所述检测部与所述电容组的电容匹配，所述第一射频芯片能够工作。可用于精密部件的相对位移检测，检测精度高，可靠性好。

Description

一种位移检测装置和位移检测方法

技术领域

本发明实施例涉及位移检测技术，尤其涉及一种位移检测装置和位移检测方法。

背景技术

随着科技的发展，精密仪器的应用也越来越广泛，因而对精密仪器中部件的位移检测也越来越重要。

然而现有技术对精密仪器中部件位移的检测大多还是基于传统仪器位移检测的方法，例如根据操作人员的经验等，检测精度低，且准确度也低。

发明内容

本发明提供一种发明名称，以实现对仪器相对位移的检测。

第一方面，本发明实施例提供了一种位移检测装置，所述位移检测装置包括第一射频芯片、天线、电容组和检测部；所述电容组包括第一端、第二端和第三端，所述检测部包括第一端、第二端和第三端；

所述电容组的第一端与所述天线的第一端以及所述检测部的第一端电连接，所述电容组的第二端与所述天线的第二端以及所述检测部的第二端电连接；

所述第一射频芯片的第一端与所述电容组的第三端电连接，所述第一射频芯片的第二端与所述检测部的第三端电连接；所述检测部能与外部器件之间产生电容，所述检测部与所述电容组的电容匹配，所述第一射频芯片能够工作。

可选的，所述电容组包括第一电容和第二电容；

所述检测部包括第一检测金属、第二检测金属和第三检测金属；

所述第一射频芯片的第一端分别与所述第一电容的第一端及第二电容的第一端电连接，所述第一射频芯片的第二端与所述第三检测金属电连接；所述第一电容的第二端与所述天线的第一端以及所述第一检测金属电连接，所述第二电容的第二端与所述天线的第二端以及所述第二检测金属电连接。

可选的，所述第一电容与所述第二电容的比值同所述第一检测金属与所述第三检测金属之间的等效电容与所述第二检测金属与所述第三检测金属之间的等效电容的比值相同时，所述第一射频芯片不工作。

可选的，所述第一检测金属与所述第二检测金属的形状及大小均相同，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值相同。

可选的，所述第一检测金属的长边与所述第四检测金属的宽边长度相同，所述第四检测金属覆盖所述第一检测金属、第二检测金属及所述第三检测金属，所述第一检测金属的第一长边与所述第四检测金属的第一宽边完全重合，所述第二检测金属的第一宽边与所述第四检测金属的第二宽边重合，所述第二检测金属的第一长边与所述第四检测金属的第一长边重合。

可选的，还包括第一检测板、第二检测板、第三检测板和第四检测板；

所述第一检测板、所述第二检测板和所述第三检测板均为金属材料，用于设置在第一物件上，且分别与所述第一检测金属、所述第二检测金属和所述第三检测金属电连接；所述第四检测板为金属材料，用于设置在第二物件上。

可选的，还包括第二射频芯片，所述第二射频芯片的第一端和第二端分别与所述电容组的第一端和第二端电连接，所述位移检测装置用于根据所述第一射频芯片以及所述第二射频芯片的工作与否检测物体发生的位移。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于上述所述的位移检测装置的位移检测方法，包括：

对所述位移检测装置进行初始化操作；

根据所述第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动。

可选的，所述电容组包括第一电容和第二电容；所述检测部包括第一检测金属、第二检测金属和第三检测金属；所述第一射频芯片的第一端分别与所述第一电容的第一端及第二电容的第一端电连接，所述第一射频芯片的第二端与所述第三检测金属电连接；所述第一电容的第二端与所述天线的第一端以及所述第一检测金属电连接，所述第二电容的第二端与所述天线的第二端以及所述第二检测金属电连接。

所述第一检测金属、所述第二检测金属及所述第三检测金属设置在第一物件上，所述位移检测装置还包括第四检测金属，所述第四检测金属设置在第二物件上；

对所述位移检测装置进行初始化操作之前，还包括：

设置所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值的比值同第一寄生电容的电容值与第二寄生电容的电容值的比值相等；

其中，所述第一寄生电容为所述第一检测金属与所述第四检测金属之间的寄生电容；所述第二寄生电容为所述第二检测金属与所述第四检测金属之间的寄生电容；

根据所述第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动，包括：

若所述第一射频芯片能够工作，则所述第一物件与所述第二物件之间发生相对位移。

可选的，所述位移检测装置还包括第二射频芯片，所述第二射频芯片的第一端和第二端分别与所述电容组的第一端和第二端电连接；

根据所述第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动，包括：

若所述第一射频芯片工作而所述第二射频芯片不工作，则确定所述第一物件与所述第二物件之间未发生相对位移；

若所述第一射频芯片及所述第二射频芯片均工作，则确定所述第一物件与所述第二物件之间发生相对位移。

本发明通过采用包括第一射频芯片、天线、电容组和检测部的位移检测装置，仅通过判断第一射频芯片是否工作即可判断出物件之间是否发生相对位移，且射频芯片、天线、电容组和检测部的尺寸均较小，可用于精密部件的相对位移检测，检测精度高，可靠性好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种位移检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种位移检测装置的结构示意图；

图3为图2用于位移检测中的等效电路示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种位移检测装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种位移检测装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种位移检测方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的又一种位移检测方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的又一种位移检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种位移检测装置的结构示意图，位移检测装置包括第一视频芯片101、电容组103、天线102和检测部104；电容组103包括第一端A、第二端B和第三端C，检测部104包括第一端、第二端和第三端；

电容组103的第一端A与天线102的第一端E以及检测部104的第一端电连接，电容组的第二端B与天线102的第二端F以及检测部104的第二端电连接；

第一射频芯片101的第一端与电容组103的第三端C电连接，第一射频芯片101的第二端与检测部104的第三端电连接；检测部104能与外部器件之间产生电容，检测部104与电容组103的电容匹配，第一射频芯片101能够工作。

示例性的，位移检测装置可设置于第一物件上，检测部104能够与第二物件之间产生寄生电容，检测部104与电容组103的电容匹配可理解为在位移检测初始情况下，检测部104的第一端与第三端之间的等效电容与检测部104的第二端与第三端之间的电容的比值，同电容组103的第一端A与第三端C之间的电容与电容组103第二端B与第三端C之间的电容的比值相同；因而在初始情况下，天线102置于读写器产生的检测电磁场中时，天线102两端产生一个电压信号，然而由于电容组103在其第三端C的分压与检测部104在其第三端的分压相同，也即电容组103第三端C的电位与检测部104第三端的电位相同，因而此时第一射频芯片101不工作，若第一物件与第二物件之间发生相对位移，则检测部104的第一端与第三端之间的等效电容或者第二端与第三端之间的等效电容会发生变化，从而导致电容组103第三端C的电位与检测部104第三端的电位不一致，进而导致第一射频芯片工作，此时读写器能够读出第一射频芯片的参数信息，从而判断出第一物件同第二物件之间发生相对位移。

本实施例的技术方案，通过采用包括第一射频芯片、天线、电容组和检测部的位移检测装置，仅通过判断第一射频芯片是否工作即可判断出物件之间是否发生相对位移，且射频芯片、天线、电容组和检测部的尺寸均较小，可用于精密部件的相对位移检测，检测精度高，可靠性好。

可选的，参考图2，图2为本发明实施例提供的又一种位移检测装置的结构示意图，电容组103包括第一电容1031和第二电容1032；

检测部104包括第一检测金属1041、第二检测金属1042和第三检测金属1043；

第一射频芯片101的第一端分别与第一电容1031及第二电容1032的第一端电连接，第一射频芯片101的第二端与第三检测金属1043电连接；第一电容1031的第二端与天线102的第一端E及第一检测金属1041电连接，第二电容1032的第二端与天线102的第二端F以及第二检测金属1042电连接。

具体的，图3为图2用于位移检测中的等效电路示意图；参考图2和图3，在位移检测中，位移检测装置设置于第一物件上，第一检测金属1041、第二检测金属1042以及第三检测金属1043均同第二物件之间产生寄生电容，设第一检测金属1041与第三检测金属1043之间的等效电容为第一等效电容1045，第二检测金属1042同第三检测金属1043之间的等效电容为第二等效电容1046，第三检测金属1043同第一射频芯101之间的等效电容为第三等效电容1047；第一电容1031与第二电容1032的比值同第一检测金属1041与第三检测金属1043之间的等效电容与第二检测金属1042与第三检测金属1043之间的等效电容的比值相同时，第一射频芯片101不工作。当天线102处于检测电磁场中时，天线102第一端E的电位为Up，第二端F的电位为Un，设第一射频芯片101第一端的节点G电位为Ux，第三等效电容1047远离第一射频芯片101的一端节点H电位为Uy，同时设第一电容1031的电容值、第二电容1032的电容值、第一等效电容1045的电容值以及第二等效电容1046的阻抗值、电容值分别为Z11、Z12、Z21、Z22、C11、C12、C21、C22，则

Ux＝Un+(Up-Un)*(Z12/(Z11+Z12))＝Un+(Up-Un)*(C11/(C11+C12))＝Un+(Up-Un)*(1/(1+(C12/C11))；

Uy＝Un+(Up-Un)*(Z22/(Z21+Z22))＝Un+(Up-Un)*(C21/(C21+C22))＝Un+(Up-Un)*(1/(1+(C22/C21))；

可见，若C22/C21＝C12/C11，则Ux＝Uy，也即第一射频芯片101不工作，当第一物件与第二物件发生相对位移时，C22/C21≠C12/C11，此时第一射频芯片101开始工作，也即读写器可读到第一射频芯片101的相关信息，如识别码等。

本实施例的技术方案，通过设置电容组和检测部的具体结构，使位移检测装置的结构简单，且检测效率较高。

可选的，第一检测金属1041和第二检测金属1042的形状及大小均相同，第一电容1031与第二电容1032的电容值相同。

具体的，继续参考图2和图3，将第一检测金属1041同第二检测金属1042的形状及大小均设置为相同，可使第一检测金属1041以及第二检测金属1042均被第二物件上的金属结构完全覆盖时，第一检测金属1041同第二物件之间的寄生电容以及第二检测金属1042与第二物件之间的寄生电容相同，也即第一等效寄生电1045和第二等效寄生电容1046的值相同，此时可只保证第一电容1031同第二电容1032的电容值相同，即可使位移检测装置具备位移检测的功能，大大简化了位移检测装置的设计难度。

可选的，参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种位移检测装置的结构示意图，还包括第四检测金属1044，第一检测金属1041的长边与第四检测金属1044的宽边长度相同，第四检测金属1044覆盖第一检测金属1041、第二检测金属1042以及第三检测金属1043，第一检测金属1041的第一长边与第四检测金属1044的第一宽边完全重合，第二检测金属1042的第一宽边与第四检测金属1044的第二宽边重合，第二检测金属1042的第一长边与第四检测金属1044的第一长边重合。

具体的，第四检测金属1044设置于第二物件上，以防止第二物件上不存在金属结构而无法检测的情况。若第四检测金属1044向上移动，则第二检测金属1042同第四检测金属1044之间的寄生电容不变，但是第一检测金属1041同第四检测金属1044之间由于重合部分变少，从而导致两者之间的寄生电容变小，也即此时天线101置于检测电磁场中时，第一射频芯片101会工作。同理，若第四检测金属1044向下移，第一检测金属1041与第四检测金属1044之间的重合面积的变化量与第二检测金属1042同第四检测金属1044之间的重合部分变化量不同，也即两个寄生电容的比值同第一电容1031与第二电容1032的比值不同，第一射频芯片101工作；第四检测金属1044向左或向右移动时，原理相同。可以理解的是，本实施例所提到的向上、向下、向左和向右移动均指相对移动。

本实施例的技术方案，通过设置初始情况下第一检测金属以及第二检测金属同第四检测金属之间的位置关系，可对第一物件同第二物件之间相对向上、向下、向左和向右的位移均实现检测，扩大位移检测装置的使用范围。

可选的，位移检测装置还可包括第一检测板、第二检测板、第三检测板和第四检测板，第一检测板、第二检测板和第三检测板均为金属材料，用于设置在第一物件上，且分别与第一检测金属、第二检测金属和第三检测金属电连接；第四检测板为金属材料，用于设置在第二物件上。

可以理解的是，第一射频芯片、天线、第一检测金属、第二检测金属、第三检测金属以及第四检测金属的尺寸均较小，当第一物件和第二物件的尺寸相对较大时，可通过设置于第一物件以及第二物件尺寸相对匹配的第一检测板、第二检测板、第三检测板以及第四检测板实现对较大尺寸物件的位移检测，从而进一步扩大位移检测装置的适用范围。

可选的，参考图5，图5为本发明实施例提供的又一种位移检测装置的结构示意图，还包括第二射频芯片201，第二射频芯片201的第一端和第二端分别与电容组103的第一端和第二端电连接，位移检测装置用于根据第一射频芯片101以及第二射频芯片201的工作与否检测物体发生的位移。

具体的，当天线102置于检测电磁场中时，若第一射频芯片101不工作，除有可能是物体之间未发生相对位移外，还有可能是第一射频芯片101由于损坏而导致的不工作，因此可增加第二射频芯片201，若第一射频芯片101不工作，而第二射频芯片201工作，则可判断物体之间未发生位移；若第二射频芯片工作且第一射频芯片101也工作，则可判断物体之间发生了位移。

本实施例的技术方案，通过设置第二射频芯片，可避免第一射频芯片由于损坏而导致的判断错误，进一步增强位移检测装置的可靠性。

可选的，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种位移检测方法的流程图，位移检测方法包括：

步骤601，对位移检测装置进行初始化操作；

具体的，对位移检测装置进行初始化操作包括将位移检测装置放置于检测电磁场中，检测电磁场可由读写器产生。

步骤602，根据第一射频芯片是否工作检查物体是否发生移动。

具体的，当位移检测装置置于检测电磁场中时，根据第一射频芯片是否工作检查物体是否发生移动，也即判断第一物件同第二物件是否发生相对移动。

可选的，参考图7，图7为本发明实施例提供的又一种位移检测方法的流程图，包括：

步骤701，设置第一电容的电容值与第二电容的电容值的比值同第一寄生电容的电容值与第二寄生电容的电容值的比值相等；

其中，第一寄生电容为第一检测金属与第四检测金属之间的寄生电容；第二寄生电容为第二检测金属与第四检测金属之间的寄生电容；

步骤702，对位移检测装置进行初始化操作；

步骤703，若第一射频芯片能够工作，则第一物件与第二物件之间发生相对位移。

具体的，根据第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动，包括：

若第一射频芯片能够工作，则第一物件与第二物件之间发生相对位移

可选的，参考图8，图8为本发明实施例提供的又一种位移检测方法的流程图，位移检测方法包括：

步骤801，设置第一电容的电容值与第二电容的电容值的比值同第一寄生电容的电容值与第二寄生电容的电容值的比值相等；

步骤802，对位移检测装置进行初始化操作；

步骤803，若第一射频芯片工作而二射频芯片不工作，则确定第一物件与第二物件之间未发生相对位移；若第一射频芯片及第二射频芯片均工作，则确定第一物件与第二物件之间发生相对位移。

具体的，根据第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动，包括：

若第一射频芯片工作而二射频芯片不工作，则确定第一物件与第二物件之间未发生相对位移；若第一射频芯片及第二射频芯片均工作，则确定第一物件与第二物件之间发生相对位移。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种位移检测装置，其特征在于，所述位移检测装置包括第一射频芯片、天线、电容组和检测部；所述电容组包括第一端、第二端和第三端，所述检测部包括第一端、第二端和第三端；

所述电容组的第一端与所述天线的第一端以及所述检测部的第一端电连接，所述电容组的第二端与所述天线的第二端以及所述检测部的第二端电连接；

所述第一射频芯片的第一端与所述电容组的第三端电连接，所述第一射频芯片的第二端与所述检测部的第三端电连接；所述检测部能与外部器件之间产生电容，所述检测部与所述电容组的电容匹配，所述第一射频芯片能够工作。

2.根据权利要求1所述的位移检测装置，其特征在于，所述电容组包括第一电容和第二电容；

所述检测部包括第一检测金属、第二检测金属和第三检测金属；

所述第一射频芯片的第一端分别与所述第一电容的第一端及第二电容的第一端电连接，所述第一射频芯片的第二端与所述第三检测金属电连接；所述第一电容的第二端与所述天线的第一端以及所述第一检测金属电连接，所述第二电容的第二端与所述天线的第二端以及所述第二检测金属电连接。

3.根据权利要求2所述的位移检测装置，其特征在于，所述第一电容与所述第二电容的比值同所述第一检测金属与所述第三检测金属之间的等效电容与所述第二检测金属与所述第三检测金属之间的等效电容的比值相同时，所述第一射频芯片不工作。

4.根据权利要求2所述的位移检测装置，其特征在于，所述第一检测金属与所述第二检测金属的形状及大小均相同，所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值相同。

5.根据权利要求4所述的位移检测装置，还包括第四检测金属，所述第一检测金属的长边与所述第四检测金属的宽边长度相同，所述第四检测金属覆盖所述第一检测金属、第二检测金属及所述第三检测金属，所述第一检测金属的第一长边与所述第四检测金属的第一宽边完全重合，所述第二检测金属的第一宽边与所述第四检测金属的第二宽边重合，所述第二检测金属的第一长边与所述第四检测金属的第一长边重合。

6.根据权利要求4所述的位移检测装置，其特征在于，还包括第一检测板、第二检测板、第三检测板和第四检测板；

所述第一检测板、所述第二检测板和所述第三检测板均为金属材料，用于设置在第一物件上，且分别与所述第一检测金属、所述第二检测金属和所述第三检测金属电连接；所述第四检测板为金属材料，用于设置在第二物件上。

7.根据权利要求1所述的位移检测装置，其特征在于，还包括第二射频芯片，所述第二射频芯片的第一端和第二端分别与所述电容组的第一端和第二端电连接，所述位移检测装置用于根据所述第一射频芯片以及所述第二射频芯片的工作与否检测物体发生的位移。

8.一种基于权利要求1所述的位移检测装置的位移检测方法，其特征在于，包括：

对所述位移检测装置进行初始化操作；

根据所述第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动。

9.根据权利要求8所述的位移检测方法，其特征在于，所述电容组包括第一电容和第二电容；所述检测部包括第一检测金属、第二检测金属和第三检测金属；所述第一射频芯片的第一端分别与所述第一电容的第一端及第二电容的第一端电连接，所述第一射频芯片的第二端与所述第三检测金属电连接；所述第一电容的第二端与所述天线的第一端以及所述第一检测金属电连接，所述第二电容的第二端与所述天线的第二端以及所述第二检测金属电连接；

所述第一检测金属、所述第二检测金属及所述第三检测金属设置在第一物件上，所述位移检测装置还包括第四检测金属，所述第四检测金属设置在第二物件上；

对所述位移检测装置进行初始化操作之前，还包括：

设置所述第一电容的电容值与所述第二电容的电容值的比值同第一寄生电容的电容值与第二寄生电容的电容值的比值相等；

其中，所述第一寄生电容为所述第一检测金属与所述第四检测金属之间的寄生电容；所述第二寄生电容为所述第二检测金属与所述第四检测金属之间的寄生电容；

根据所述第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动，包括：

若所述第一射频芯片能够工作，则所述第一物件与所述第二物件之间发生相对位移。

10.根据权利要求9所述的位移检测方法，其特征在于，所述位移检测装置还包括第二射频芯片，所述第二射频芯片的第一端和第二端分别与所述电容组的第一端和第二端电连接；

根据所述第一射频芯片是否工作检测物体是否发生移动，包括：

若所述第一射频芯片工作而所述第二射频芯片不工作，则确定所述第一物件与所述第二物件之间未发生相对位移；

若所述第一射频芯片及所述第二射频芯片均工作，则确定所述第一物件与所述第二物件之间发生相对位移。