CN109959399A - 用于感应式位置编码器的绕组和刻度构造 - Google Patents

Abstract

一种电子位置编码器，包括刻度、检测器和信号处理配置，所述刻度包括具有相应的信号调制刻度图案的第一和第二图案轨道。检测器包括第一轨道和第二轨道场生成线圈部分，其分别围绕与第一图案轨道和第二图案轨道对齐的第一和第二内部区域。第一轨道和第二轨道场生成线圈部分每个包括沿测量轴线方向延伸的第一和第二细长部分，其连接至沿横向于测量轴线的y轴线延伸的端部部分。检测器包括感测元件，感测元件沿y轴线方向跨过第一和第二内部区域。细长部分的标称y轴线迹线宽度尺寸是第一和/或第二内部区域的y轴线宽度的至少0.1倍。在各实施方式中，屏蔽端部区段可用于连接细长部分。

Description

用于感应式位置编码器的绕组和刻度构造

相关申请的交叉引用

本申请是2016年8月24日递交、序列号为No.15/245,560、题为“WINDINGCONFIGURATION FOR INDUCTIVE POSITION ENCODER”的美国专利申请的部分延续申请，其披露内容在此通过引用被整体并入。

技术领域

本发明涉及测量仪器，且更具体地涉及感应式位置编码器，其可用于精密测量仪器。

背景技术

各种编码器构造可包括各种类型的光学、电容、磁性、感应、移动和/或位置换能器。这些换能器利用在读取头中的发射器和接收器的各种几何构造，以测量读取头和刻度之间的移动。磁性和感应式换能器对污染相对鲁棒，但是并不完美。

美国专利No.6,011,389(’389专利)描述了一种感应电流位置换能器，其可用在高准确度应用中，美国专利No.5,973,494(’494专利)和6,002,250(’250专利)描述了增量式位置感应卡尺和直线刻度，其包括信号发生和处理电路，美国专利No.5,886,519(’519专利)、5,841,274(’274专利)和5,894,678(’678专利)描述了绝对位置感应卡尺和利用感应电流换能器的电子带测量具。美国专利No.7,906,958(’958专利)描述了一种感应电流位置换能器，其可用在高准确度应用中，其中，具有两个平行半部以及多组发射线圈和接收线圈的刻度省去了原本会在感应电流位置换能器中产生错误的一些信号偏置部件。所有前面列举的文献在此通过引用整体并入本文。如这些专利所述，感应电流换能器可利用印刷电路板技术制造，且极大地不介意污染。

但是，这些系统可能受限于它们提供用户所希望的特征的一些组合的能力，诸如，紧凑的尺寸、信号强度、高分辨率、成本、对失准和污染的鲁棒性等的组合。提供改进组合的编码器的构造将是期望的。

发明内容

提供发明内容以简化的形式介绍在以下具体实施方式中进一步详细描述的构思的选择。本发明内容并不意图识别要求权利的主题的关键特征，也不意图用作确定要求权利的主题的范围的辅助。

提供了一种电子位置编码器，其可用于沿测量轴线方向测量两个元件之间的相对位置，所述测量轴线方向与x轴线方向重合。在各实施方式中，电子位置编码器包括刻度、检测器部分和信号处理配置。所述刻度沿测量轴线方向延伸，且包括信号调制刻度图案，其包括布置为彼此平行的第一和第二图案轨道。每个图案轨道在最靠近另一图案轨道的其内部边界和距该另一图案轨道最远的其外部边界之间具有沿与x轴线方向垂直的y轴线方向的轨道宽度尺寸。每个图案轨道包括信号调制元件，所述信号调制元件被布置为提供空间变化的特性，所述特性作为沿x轴线方向的位置的周期函数变化。

检测器部分被构造为靠近图案轨道安装且沿测量轴线方向相对于图案轨道移动。在各实施方式中，检测器部分包括场生成线圈构造以及多个感测元件。

场生成线圈构造固定在基底上，且包括第一轨道和第二轨道场生成线圈部分。第一轨道场生成线圈部分围绕与第一图案轨道对齐的第一内部区域，且具有沿x轴线方向的标称第一内部区域长度尺寸和沿y轴线方向的标称第一内部区域宽度尺寸，并响应线圈驱动信号在第一内部区域中产生变化的第一磁通。第二轨道场发生线圈部分围绕与第二图案轨道对齐的第二内部区域，且具有沿x轴线方向的标称第二内部区域长度尺寸和沿y轴线方向的标称第二内部区域宽度尺寸，并响应线圈驱动信号在第二内部区域中产生变化的第二磁通。

所述多个感测元件沿x轴线方向布置且固定在基底上。每个感测元件具有沿y轴线方向的标称感测元件宽度尺寸，其跨过第一和第二内部区域，且所述多个感测元件被构造为提供检测器信号，所述检测器信号响应由刻度图案的相邻信号调制元件提供在变化的磁通上的局部效应。

信号处理配置可以可操作地连接至检测器部分，以提供线圈驱动信号，并且基于从检测器部分输入的检测器信号确定检测器部分和刻度图案之间的相对位置。

在各实施方式中，场生成线圈构造包括输入部分、第一轨道内侧和外侧细长部分、第二轨道内侧和外侧细长部分以及相关联的端部部分。输入部分包括至少两个连接部分，其将来自信号处理配置的线圈驱动信号连接至场发生线圈构造。第一轨道内侧和外侧细长部分每个沿x轴线方向邻近第一内部区域延伸。第一轨道内侧细长部分邻近第一轨道内部边界定位，且第一轨道外侧细长部分邻近第一轨道外部边界定位。第一轨道内侧和外侧细长部分每个具有沿y轴线方向的标称第一轨道生成迹线宽度尺寸(其可以是相同的，或彼此不同)。第二轨道内侧和外侧细长部分每个沿x轴线方向邻近第二内部区域延伸。第二轨道内侧细长部分邻近第一轨道内部边界定位，且第二轨道外侧细长部分邻近第二轨道外部边界定位。第二轨道内侧和外侧细长部分每个具有沿y轴线方向的标称第二轨道生成迹线宽度尺寸(其可以是相同的，或彼此不同)。在各实施方式中，标称感测元件宽度尺寸的至少大部分包含在第一轨道外侧细长部分和第二轨道外侧细长部分之间，并且，场生成线圈构造被构造为使得，每个标称第一轨道生成迹线宽度尺寸是标称第一内部区域宽度尺寸的至少0.1倍，并且每个标称第二轨道生成迹线宽度尺寸是标称第二内部区域宽度尺寸的至少0.1倍。

在一些实施方式中，每个标称第一轨道生成迹线宽度尺寸是标称第一内部区域宽度尺寸的至少0.15倍、或至少0.25倍、或至少0.50倍，并且每个标称第二轨道生成迹线宽度尺寸是标称第二内部区域宽度尺寸的至少0.15倍、或至少0.25倍、或至少0.50倍。在一些实施方式中，场生成线圈构造可构造为使得，每个标称第一轨道和第二轨道生成迹线宽度尺寸是细长部分在标称操作频率下的趋肤深度的至少25倍，所述标称操作频率对应响应于变化的磁通产生的检测器信号而限定。

在各实施方式中，第一和第二图案轨道每个包括相同类型的信号调制元件，其根据相同的空间周期或波长W沿x轴线方向在第一和第二图案轨道中布置。第二图案轨道中的信号调制元件沿测量轴线方向相对于第一图案轨道中的信号调制元件偏移大约为W/2的标称刻度轨道偏移量。在一些这样的实施方式中，场生成线圈构造被构造为在第一内部区域中产生具有第一极性的第一轨道变化磁通，并在第二内部区域中产生具有第二极性的第二轨道变化磁通，该第二极性与第一极性相反，并且所述多个感测元件包括通过在印刷电路板上制造的导电迹线形成的磁通感测环，并且，每个磁通感测环的至少大部分沿y轴线方向跨过第一和第二内部区域，且在第一和第二内部区域中提供相同的感测环极性。在其他这样的实施方式中，场生成线圈构造被构造为在第一内部区域中产生具有第一极性的第一轨道变化磁通，并在第二内部区域中产生具有第二极性的第二轨道变化磁通，该第二极性与第一极性相同，并且所述多个感测元件包括通过在印刷电路板上制造的导电迹线形成的磁通感测环，并且，每个磁通感测环的至少大部分沿y轴线方向跨过第一和第二内部区域，且包括它们的导电迹线的交叉部或扭转部，以在第一和第二内部区域中提供相反的感测环极性。在一些这样的实施方式中，对于磁通感测环的至少大部分，它们的导电迹线的交叉部或扭转部位于第一内部区域和第二内部区域之间的、包括第一轨道内侧细长部分和第二轨道内侧细长部分的区域中，以避免产生不期望的信号干扰。

附图说明

图1是利用电子位置编码器的手持工具类型卡尺的分解等轴视图，所述电子位置编码器包括检测器部分和刻度。

图2是示出可用在电子位置编码器中的检测器部分的第一示例性实施方式的平面视图。

图3是示出可用在电子位置编码器中的检测器部分的第二示例性实施方式的平面视图。

图4是示出检测器部分的场生成线圈构造的端部部分的第一示例性实施方式的等轴视图。

图5是示出检测器部分的场生成线圈构造的端部部分的第二示例性实施方式的等轴视图。

图6是包括电子位置编码器的测量系统的部件的一个示例性实施方式的框图。

图7是示出可用在电子位置编码器中的检测器部分和可兼容刻度图案的第三示例性实施方式的平面视图。

图8是示出可用在电子位置编码器中的检测器部分和可兼容刻度图案的第四示例性实施方式的平面视图。

具体实施方式

图1是手持工具类型卡尺100的分解等轴视图，其包括刻度构件102和滑块组件120，刻度构件102具有包括刻度170的大体矩形的横截面。在各实施方式中，刻度170可沿测量轴线方向MA(例如，对应于x轴线方向)延伸，且可包括信号调制刻度图案180。已知类型的覆盖层172(例如，100μm厚)可覆盖刻度170。在刻度构件102的第一端部附近的量爪108和110以及在滑块组件120上的可移动量爪116和118以已知的方式用于测量对象的尺寸。滑块组件120可以可选地包括深度杆126，其通过端部止挡件154保持在刻度构件102下方的深度杆沟槽152中。深度杆接合端部128可延伸到孔中以测量其深度。滑块组件120的盖139可包括打开/关闭开关134、零点设定开关136和测量显示器138。滑块组件120的基部140包括接触刻度构件102的侧边缘146的引导边缘142，螺钉147偏压弹性压力杆148抵靠刻度构件102的匹配边缘，以确保正确的对准，用于测量，并且用于相对于刻度170移动读取头部分164。

安装在基部140上的拾取组件160保持读取头部分164，读取头部分在该实施方式中包括基底162(例如，印刷电路板)，所述基底承载检测器部分167和信号处理配置166(例如，控制电路)，所述检测器部分167包括沿测量轴线方向MA布置的场生成线圈构造和一组感测元件(例如，合称为场生成和感测绕组构造)。弹性密封件163可以被压在盖139和基底162之间，以隔离污染物远离电路和连接件。检测器部分167可被绝缘涂层覆盖。

在一个特定示例性例子中，检测器部分167可以与刻度170平行布置，且面向刻度170，面向刻度170的检测器部分167的前面可与刻度170(和/或刻度图案180)沿深度(Z)方向分开0.5mm量级的间隙。读取头部分164和刻度170可以一起形成作为电子位置编码器的部分的换能器。在一个实施方案中，换能器可以是涡流换能器，其通过产生变化的磁场而操作，其中，变化的磁场在刻度图案180的一些信号调制元件中感应出循环电流(其也称为涡流)，所述刻度图案180布置在该变化的磁场内，如将在以下更详细描述。将意识到，如图1所示的卡尺100是实施电子位置编码器的各种应用中的典型的一种，电子位置编码器已经发展了很多年，以提供紧凑的尺寸、低功率操作(例如，用于长电池寿命)、高分辨率和高测量准确度、低成本和污染鲁棒性的相对优化的组合。在这些因素中的任意方面，即使是小的改进也是非常需要的，但却难以获得，特别是考虑到在各个应用中为了获得商业成功而施加的设计约束。在以下描述中披露的原理以特别成本有效且紧凑的方式提供了这些因素的诸多改进。

图2是可用作图1所示的电子位置编码器中的检测器部分167和信号调制刻度图案180等的第一示例性实施方式的平面视图。图2可以认为是局部代表性的和局部示意的。检测器部分167和刻度图案180的放大部分在图2的下部示出。在图2中，以下描述的各个元件通过它们的形状或轮廓表示，且示出为彼此叠加以强调一些几何关系。应理解，各个元件可沿z轴线方向处于位于不同平面处的不同制造层，如按需设置各种操作间隙和/或绝缘层，其基于以下参考图4描述和/或概述对本领域技术人员显而易见。贯穿本说明书的附图，应意识到，清楚显示起见，一个或多个元件的x轴线、y轴线和/或z轴线尺寸可以被放大。

刻度图案180的所示部分包括如虚线轮廓所示的信号调制元件SME，它们定位在刻度170上(如图1所示)。在图2所示的实施例中，大多数信号调制元件SME的y方向边缘隐藏在第一和第二细长部分EP1和EP2以下。应意识到，刻度图案180在操作期间相对于检测器部分167移动，如图1所示。

在图2的例子中，刻度图案180具有沿与x轴线垂直的y轴线方向的标称刻度图案宽度尺寸NSPWD，且包括离散的信号调制元件SME，它们沿测量轴线方向MA(例如，对应于x轴线方向)周期性地布置。然而，更一般地，刻度图案180可以包括各种在空间上交替的模制图案，其包括离散的元件或一个或多个连续的图案元件，只要该图案具有依据沿x轴线方向的位置变化的空间特征，以便根据已知方法提供在检测器部分167的感测元件SEN(例如，SEN14)中产生的依赖于位置的检测器信号(在一些实施例中，还称为检测器信号部件)。

在各实施方式中，检测器部分167被构造为靠近刻度图案180安装，且沿测量轴线方向MA相对于刻度图案180移动。检测器部分包括场生成线圈构造FGC和多个感测元件，其可具有各种替代性构造，以在各个实施例中与各种相应的信号处理机制组合使用，如将被本领域技术人员所理解的。图2示出了代表性的单一组的感测元件SEN1-SEN24，其在该特定实施例中包括串联连接的感测环元件(可替代地称为感测线圈元件或感测绕组元件)。在该实施例中，相邻的环元件通过各个PCB层上的导体构造连接，其通过引线根据已知方法连接(例如，如图4所示)，使得它们具有相反的绕组极性。即，如果第一环以正极性检测器信号贡献响应变化磁场，则相邻的环以负极性检测器信号贡献响应。在该特定实施例中，感测元件串联连接，从而它们的检测器信号或信号贡献被加和，“被加和的”检测器信号在检测器信号输出连接件SDS1和SDS2处输出至信号处理配置(未示出)。尽管图2示出了单一组的感测元件以避免视觉混淆，但应意识到，在一些实施例中，有利的是，构造检测器在不同空间相位置处设置一个或多个附加组的感测元件(例如，为了提供正交信号)，如本领域技术人员所理解的。但是应意识到，在此所述的感测元件的构造仅是示例性的，而不是限制性的。作为一个例子，在一些实施例中，各个感测元件环可输出单独的信号至相应的信号处理配置，例如如在2016年6月30日递交的共同受让的未决美国专利申请No.15/199,723中所披露的，其在此整体并入作为参照。更一般地，在各个实施例中，各种已知的感测元件构造可以与在此披露和要求权利的原理组合使用，用于与各种已知的刻度图案和信号处理机制组合。

各个感测元件和场生成线圈构造FGC可固定在基底(例如，图1的基底162)上。场生成线圈构造FGC可描述为围绕内部区域INTA，所述内部区域具有沿x轴线方向的标称线圈区域长度尺寸NCALD和沿y轴线方向的大体YSEP的标称线圈区域宽度尺寸。在各实施方式中，场生成线圈构造FGC可包括围绕内部区域INTA的单圈。在操作中，场生成线圈构造FGC响应线圈驱动信号在内部区域INTA中产生变化的磁通。

在各实施方式中，场生成线圈构造FGC可包括输入部分INP、第一和第二细长部分EP1和EP2，以及端部部分EDP(例如，按照参考图4和/或5所披露的实施)。输入部分INP包括第一和第二连接部分CP1和CP2，其将来自信号处理配置(例如，图1的信号处理配置166、图6的信号处理配置766等)的线圈驱动信号连接至场生成线圈构造FGC。在一些实施例中，第一和第二连接部分CP1和CP2可通过印刷电路板引线等连接至信号处理配置，连接件可还利用与参考端部部分EDP在以下披露的那些原理被屏蔽。第一和第二细长部分EP1和EP2每个沿x轴线方向邻近内部区域INTA的侧部延伸，且具有沿y轴线方向的标称生成迹线宽度尺寸NGTWD。在所示实施例中，标称生成迹线宽度尺寸NGTWD对于第一和第二细长部分EP1和EP2是相同的，但是这并不是所有实施例中的要求。端部部分EDP(例如，如参考图4和/或5所披露的实施)跨过与第一和第二细长部分EP1和EP2之间的标称线圈宽度尺寸YSEP相对应的y轴线方向分隔，以在其之间提供靠近内部区域INTA的端部的连接件。在根据在此所披露的原理的各实施方式中，场生成线圈构造FGC有利地利用这样的设计比例构造，其中，每个标称生成迹线宽度尺寸NGTWD至少为标称线圈区域宽度尺寸YSEP的至少0.1倍。在一些实施方式中，场生成线圈构造FGC可构造为使得，每个标称生成迹线宽度尺寸NGTWD是标称线圈区域宽度尺寸YSEP的至少0.15倍，或至少0.25倍，或至少0.5倍。在一些实施方式中，场生成线圈构造FGC可构造为使得，在与响应变化的磁通产生的检测器信号相对应限定的标称操作频率下，每个标称生成迹线宽度尺寸NGTWD是细长部分EP1和EP2的趋肤深度的至少25倍。

感测元件SEN1-SEN24沿x轴线方向布置(例如，对应于测量轴线方向MA)且固定在基底(例如，图1的基底162)上。在图2的例子中，每个感测元件SEN具有沿y轴线方向的标称感测元件宽度尺寸NSEWD，其中，至少大部分标称感测元件宽度尺寸NSEWD包含在沿y轴线方向的标称线圈区域宽度尺寸YSEP内。感测元件SEN被构造为提供检测器信号，其响应由相邻的刻度170的刻度图案180的调制部分提供的变化磁通上的局部效应。信号处理配置(例如，图1的信号处理配置166，或图6的信号处理配置766等)可构造为，基于从检测器部分167输出的检测器信号确定所述多个感测元件SEN1-SEN24相对于刻度170的位置。一般地，场生成线圈构造FGC和感测元件SEN1-SEN24等可按照已知原理(例如，用于感应编码器的原理)操作，诸如那些在并入的参考文献中所述的。

在各实施方式中，场生成线圈构造FGC和感测元件SEN彼此绝缘(例如，如位于印刷电路板的不同层中，等等)。在一个这样的实施方式中，至少一个感测元件SEN的标称感测元件宽度尺寸NSEWD有利地大于标称线圈区域宽度尺寸YSEP，且延伸超过至少一个细长部分EP1或EP2的内部边缘IE一定的量，所述量定义为重叠尺寸OD。另外，在各实施例中，场生成线圈构造FGC可有利地被构造为使得，标称生成迹线宽度尺寸NGTWD大于相对应的重叠尺寸OD。在各实施方式中，细长部分EP1和EP2可在印刷电路板的第一层上制造，感测元件SEN可以包括制造在印刷电路板的一层或多层中的导电环，所述一层或多层包括与第一层不同的层，其至少在重叠尺寸OD附近。

在各实施方式中，基底可以包括印刷电路板，并且，场生成线圈构造FGC可包括制造在印刷电路板上的导电迹线(例如，包括细长部分EP1和EP2)。在各实施方式中，感测元件SEN可包括制造在印刷电路板上的导电迹线形成的磁通感测环。如以上关于图1所述，在各实施方式中，检测器部分167可包含在各个类型的测量仪器(例如，卡尺、千分尺、测量仪、线性刻度)中。例如，检测器部分167可固定至滑动构件，刻度图案180可固定至具有测量轴线的梁构件，测量轴线与x轴线方向重合。在这样的构造中，滑动构件可以可移动地安装在梁构件上，并且可以沿测量轴线方向MA在沿x轴线方向和y轴线方向的平面中移动，z轴线方向正交于该平面。

图3是可用作图1所示的电子位置编码器中的检测器部分167的检测器部分367等的第二示例性实施方式的平面视图。检测器部分367具有与图2的检测器部分167类似的特性和部件，且其设计和操作被构造为实现本文披露和要求权利的各设计原理。特别地，图3中“有撇的”附图标记指定的元件类似于具有图2的相应类似的“无撇的”附图标记的元件，且可理解为类似地操作，除非以下另外说明。

图3和图2的实施例之间的主要区别在于，检测器部分367沿y轴线方向比检测器部分167窄，从而标称刻度图案宽度尺寸NSPWD明显大于标称刻度图案宽度尺寸NSPWD’和检测器部分367的明显其他y轴线尺寸。例如，在一个特定实施方式中，标称刻度图案宽度尺寸NSPWD’可以是标称刻度图案宽度尺寸NSPWD的大约2/3或更少。在各实施方式中，这样的构造可导致对于检测器部分367相对于刻度图案180的侧向移动的更大侧向偏置容差。

尽管存在这一区别，检测器部分367的其他特征可以类似于检测器部分167的那些特征。例如，每个感测元件SEN’可具有沿y轴线方向的标称感测元件宽度尺寸NSEWD’，其中，至少大部分标称感测元件宽度尺寸NSEWD’包含在沿y轴线方向的标称线圈区域宽度尺寸YSEP’内。在各实施方式中，场生成线圈构造FGC’包括第一和第二细长部分EP1’和EP2’以及端部部分EDP’(例如，按照参考图4和/或5所披露的实施)，所有这些可具有与检测器部分167的相应元件类似的构造。在一些实施方式中，场生成线圈构造FGC’可构造为使得，每个标称生成迹线宽度尺寸NGTWD’是标称线圈区域宽度尺寸YSEP’的至少0.1倍、或至少0.15倍，或至少0.25倍，或至少0.50倍。其他特征和/或设计关系可还类似于参考图2所述，如果期望的话。

相对于上述检测器部分167和367的示例构造，应意识到，一些现有系统利用相对较窄的迹线和/或相对较大的内部区域(例如，较大的区域INTA和/或标称线圈区域宽度尺寸YSEP)用于场生成线圈构造。更特别地，在一些现有系统中，通常期望相关的检测器部分元件具有相对高的电感，从而该系统将具有足够高的Q以共振相对长的时间，其被认为对于利用的信号处理和测量方法有利的。相对地，根据在此披露的原理，利用较宽的迹线宽度(例如，以INTA和/或YSEP为代价，对于由特定应用施加的总检测器y轴线尺寸限制)，这导致相对较小的电感以及较小的总阻抗，为此，较大量的电流能够在相对较短的时间流动(例如，产生较强的信号)，且仍然能够获得期望时间长度的共振用于测量。如上关于检测器部分167和367所述，在各实施方式中，每个标称生成迹线宽度尺寸NGTWD是标称线圈区域宽度尺寸YSEP的至少0.10倍、或至少0.15倍，或至少0.25倍，或至少0.50倍。作为一些特定示例值，在一些实施方式中，标称线圈区域宽度尺寸YSEP可以是2.0mm或8.0mm或10mm的量级，且每个标称生成迹线宽度尺寸NGTWD可以是至少0.25mm或0.50mm或1.00mm或更大的量级。这些可与0.10mm量级的一些现有系统中的迹线宽度比较。诸如那些在此披露的构造已经在一些例子中确定，当将可比较的驱动信号输入场生成线圈构造时，获得比可比较现有技术构造信号水平超过因子为1.5或更多的检测器信号水平，且在一些情况下超过因子为3或更多。

相对于检测器部分167和367的示例构造等，在一些实施方式中，感测元件SEN(例如，如图2和3所示的区域包封环或线圈元件)可提供相对于更传统的感测元件的一些优势(例如，增加的增益等)，如果它们根据在此披露的最大信号增益设计构造，其中与场生成线圈构造FGC重合或位于其内(例如，在INTA内)的感测元件场接收区域的量应相对地最大化，同时位于形成场生成线圈构造FGC的导体之外的感测元件场接收区域的量(例如，沿y轴线方向)应相对地最大化。应意识到，如图2所示的感测元件SEN呈现重叠尺寸OD，其具有符合该原理的上述设计关系。例如，使每个标称生成迹线宽度尺寸NGTWD比对应的重叠尺寸OD更大。

图4是示出根据在此披露和要求权利的原理的包含在检测器部分467中的场生成线圈构造FGC的端部部分EDP的第一示例性实施方式的等轴“线框”视图。应意识到，检测器部分467的元件可已经与图2的检测器部分167的类似标号的元件类似地设计和操作。检测器部分467包括场生成线圈构造FGC和多个感测元件SEN1-SEN24(展示性的感测元件SEN17-SEN24如图4所示)。场生成线圈构造FGC包括第一和第二细长部分EP1和EP2以及端部部分EDP，并且固定在基底(例如，图1的基底162)上并围绕内部区域INTA。

在各实施方式中，场生成线圈构造FGC和感测元件SEN彼此绝缘，例如，其位于印刷电路板的不同层中(层结构在图4中没有清楚显示)。在图4中，各标记的Z坐标可理解为重合或识别各印刷电路板(PCB)层的相应表面，但是也可使用替代的制造方法。刻度图案180的元件SME在Z坐标Zsme处存在于刻度170的表面上(如图1所示)。应理解为，刻度170与承载检测器部分467的元件的印刷电路板(PCB)分开。在图4所示的实施例中，PCB的前表面(例如，具有绝缘涂层的前表面)位于Z坐标Zfs处。刻度元件Z坐标Zsme和前表面Z坐标Zfs之间存在操作间隙。细长部分EP1和EP2可在具有Z坐标Zep的PCB层表面上制造，且它们可被绝缘涂层覆盖。感测元件SEN可包括互连的导电环部分，它们位于具有Z坐标ZseL1和ZseL2的相应PCB层表面上。导电环部分可利用引线在层之间连接，从而导体可彼此交错，同时以串联方式连接感测信号贡献，并提供响应的信号贡献极性，如之前所述的。

第一和第二细长部分EP1和EP2每个沿x轴线方向延伸，且名义上沿与x轴线和y轴线方向垂直的z轴线方向位于距面向刻度图案180的检测器部分467的PCB的前表面细长部分z距离EPZD＝(Zep-Zsme)处。如上所述，端部部分EDP包括导电路径，其跨过与第一和第二细长部分EP1和EP2之间的标称线圈宽度尺寸YSEP相对应的y轴线方向间隔，以在其之间提供靠近内部区域INTA的端部的连接件。在图4所示的实施例中，端部部分EDP包括位于具有Z坐标Zses的相应PCB层表面上的屏蔽端部区段SES，其名义上位于距检测器部分467的PCB的前表面的屏蔽端部区段z距离SESZD＝(Zses-Zfs)处，其中，屏蔽端部区段z距离SESZD大于细长部分z距离EPZD。第一连接部分CNP1(例如，PCB引线)将第一细长部分EP1连接至屏蔽端部区段SES的第一端部，第二连接部分CNP2(例如，PCB引线)将第二细长部分EP2连接至屏蔽端部区段SES的第二端部。

在图4所示的实施方式中，检测器部分467还包括导电屏蔽区域CSR(例如，通过图4中的随意放置的虚“边缘”线表示的导电平面区域)，导电屏蔽区域CSR沿x轴线和y轴线方向延伸，且名义上位于具有Z坐标Zcsr的相应PCB层表面上，其名义上位于距检测器部分467的PCB的前表面的屏蔽区域z距离SRZD＝(Zcsr-Zfs)处。在各实施方式中，屏蔽区域z距离SRZD小于屏蔽端部区段z距离SESZD，导电屏蔽区域CSR位于屏蔽端部区段SES的至少一部分和检测器部分467的PCB的前表面之间。导电屏蔽区域CSR可包括在检测器部分467的PCB中的延伸地平面层的部分，或在一些实施例中，其可包括离散的区域。导电屏蔽区域CSR可包括空隙孔，使得第一和第二连接部分CNP1(例如，PCB引线)与导电屏蔽区域CSR分开或与之绝缘。

总体上，之前已知的用于场生成线圈构造的端部部分(例如，沿y轴线方向延伸的端部部分)的构造产生的场分量已经导致在最接近它们的感测元件的检测器信号中产生错误分量——称为“端部效应”。已经尝试利用在检测器中的“渐缩端部构造”和/或通过分隔端部部分远离端部感测元件来消除这一端部效应。但是，这些方案不期望地减小了信号强度，或增加了检测器x轴线尺寸，或二者皆有。相对地，上述屏蔽构造倾向于减小由端部部分产生的场分量和/或防止其达到信号调制元件SME。这样，耦合至最近的感测元件的场分量较小和/或基本恒定，而与刻度位置无关，由此基本上消除了任意的端部效应。

如上所述，在各实施方式中细长部分EP1和EP2可制造在印刷电路板的第一层上，屏蔽端部区段SES可制造在印刷电路板的第二层上，导电屏蔽区域CSR制造在电路板的比印刷电路板的第二层更靠近检测器前表面(例如，检测器的PCB的前表面)的层上。在一个这样的实施方式中，导电屏蔽区域CSR可制造在印刷电路板的位于第一层和第二层之间的层上。在这样的构造中，导电屏蔽区域CSR可包括印刷电路板的地平面层的至少一部分，其中，地平面层位于第一层和第二层之间。在一个实施方案中，细长部分EP1或EP2和屏蔽端部区段SES之间的连接件(例如，作为第一或第二连接部分CNP1或CNP2的一部分)可包括沿z轴线方向延伸的印刷电路板引线。在一个这样的构造中，导电屏蔽区域CSR可制造在印刷电路板的位于第一层和第二层之间的层上，且印刷电路板引线可穿过制造在导电屏蔽区域CSR中的开口。

图5是示出根据在此披露和要求权利的原理的包含在检测器部分567中的场生成线圈构造FGC的端部部分EDP的第二示例性实施方式的等轴“线框”视图。应意识到，检测器部分567的元件可与图2的检测器部分167和/或图4的检测器部分467的类似标号的元件类似地设计和操作，且可通过与之类比被基本理解。

在图5中，如在图4中那样，各标记的Z坐标可理解为重合或识别各印刷电路板(PCB)层的各表面，但是也可使用替代的制造方法。刻度图案180的元件SME在Z坐标Zsme处位于刻度170的表面上(如图1所示)。检测器部分567具有位于Z坐标Zfs处的前表面(例如，检测器部分567的PCB上的绝缘涂层的前表面)。刻度元件Z坐标Zsme和前表面Z坐标Zfs之间存在操作间隙。细长部分EP1和EP2可在具有Z坐标Zep的PCB层表面上制造，且它们可被绝缘涂层覆盖。感测元件SEN可包括互连的导电环部分，它们位于具有Z坐标ZseL1和ZseL2的相应PCB层表面上，如上文参考检测器部分467概述地那样连接。

第一和第二细长部分EP1和EP2名义上位于距面向刻度图案180的检测器部分567的前表面的细长部分z距离EPZD＝(Zep-Zsme)处。如在检测器部分467中，端部部分EDP包括导电路径，其跨过与第一和第二细长部分EP1和EP2之间的标称线圈宽度尺寸YSEP相对应的y轴线方向间隔，以在其之间提供靠近内部区域INTA的端部的连接件。在图5所示的实施例中，端部部分EDP”包括位于具有Z坐标Zses”的相应PCB层表面上的屏蔽端部区段SES”，其名义上位于距检测器部分567的前表面的屏蔽端部区段z距离SESZD”＝(Zses”-Zfs)处，其中，屏蔽端部区段z距离SESZD”大于细长部分z距离EPZD。第一连接部分CNP1(例如，包括PCB引线CNP1A和导电迹线CNP1B)将第一细长部分EP1连接至屏蔽端部区段SES的第一端部，第二连接部分CNP2(例如，包括PCB引线CNP2A和导电迹线CNP2B)将第二细长部分EP2连接至屏蔽端部区段SES的第二端部。

在图5所示的实施方式中，检测器部分567还包括导电屏蔽区域CSR”(例如，通过图5中的虚边缘线表示的导电平面区域)，该导电屏蔽区域沿x轴线和y轴线方向延伸，且名义上位于具有Z坐标Zcsr”的相应PCB层表面上，其名义上位于距检测器部分567的PCB的前表面的屏蔽区域z距离SRZD”＝(Zcsr”-Zfs)处。在各实施方式中，屏蔽区域z距离SRZD”小于屏蔽端部区段z距离SESZD”，导电屏蔽区域CSR”位于屏蔽端部区段SES”的至少一部分和检测器部分567的PCB的前表面之间。对于图5所示的实施例，应意识到，在一些实施方式中，如果期望的话，屏蔽区域CSR”可位于与细长部分EP1和EP2相同的表面上(即，Zcsr”＝Zep并且EPZD＝SRZD'‘，如果期望的话)。此外，在一个这样的实施方式中，屏蔽端部区段SES”和导电迹线CNP1B和CNP2B可位于用于感测元件SEN的相同表面(一个或多个)上，如果期望的话(即，Zses”＝ZseL1或Zses”＝ZseL2，如果期望的话)。在这样的实施方式中，检测器部分567的PCB与检测器部分467相比可包括较少的层和/或沿z轴线方向较薄。在任何情况下，在检测器部分567的端部部分EDP”的屏蔽构造以与之前参考检测器部分467的端部部分EDP概述类似的方式消除端部效应。

关于上述的示例检测器部分467和567，应意识到，至少部分地基于相对于场生成线圈构造FGC的细长部分EP1和EP2的层位置的屏蔽端部区段SES的相对层位置(例如，位于不同的PCB层上，等等)，导电屏蔽区域(一个或多个)CSR(CSR”)可减小屏蔽端部区段SES对于感测元件SEN的影响(例如，关于变化的磁通)。这样的构造可允许使用导电屏蔽区域(一个或多个)CSR(CSR”)，并且允许场生成线圈构造FGC具有较短总x轴线尺寸(例如，为此，端部部分EDP不需要为了避免影响响应变化磁通产生的检测器信号而远离感测元件SEN定位，等等)。

图6是包括电子位置编码器710的测量系统700的部件的一个示例性实施方式的框图。应意识到，图6的一些标号的部件7XX可对应于图1的类似标号的部件1XX，和/或具有与之类似的操作，除非在以下另外描述的。电子位置编码器710包括一起形成换能器的刻度770和检测器部分767，以及信号处理配置766。在各实施方式中，检测器部分767可包括以上关于图2-6所述的任何构造或其他构造。测量系统700还包括用户界面特征，诸如显示器738和用户可操作的开关734和736，并且可以附加地包括电源765。在各实施方式中，还可以包括外部数据接口732。所有这些元件联接至信号处理配置766(或信号处理和控制电路)，这可具体实施为单个处理器。信号处理配置766基于从检测器部分767输入的检测器信号确定检测器部分767的感测元件相对于刻度770的位置。

在各实施方式中，图6的信号处理配置766(和/或图1的信号处理配置166)可包括运行软件以执行在此所述的功能的一个或多个处理器，或由其组成。处理器包括可编程的通用或专用微处理器、可编程控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)等，或这样的装置的组合。软件可储存在存储器中，诸如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存等，或这样的部件的组合。软件还可以储存在一个或多个存储装置中，诸如光盘、闪存装置、或任意其他类型的用于存储数据的非易失性存储器。软件可包括一个或多个程序模块，其包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的子程序、程序、对象、元件、数据结构等。在分布式计算环境中，程序模块的功能可以以有线或无线的构造组合或分布在多个计算系统或装置上，且经由服务请求访问。

图7是可分别用作图1所示的电子位置编码器中的检测器部分167和刻度图案180的检测器部分767和可兼容的刻度图案780的第三示例性实施方式的平面视图。检测器部分767具有与图2的检测器部分167类似的特性和部件，且其设计和操作被构造为实现在此披露和要求权利的各个设计原理。特别地，通过图7中的附图标记或标号——与图2或本文其他图中类似或相同的那些(例如，类似的“XX”添前缀作为7XX和2XX)——指示类似的元件，且可被理解为类似地操作，除非在以下特别地指出。因此，以下将仅描述检测器部分767和刻度图案780的显著区别。与之前描述的实施方式相比，检测器部分767和可兼容刻度图案780提供了关于提供更优鲁棒性的信号准确度和/或信号长度的额外优势，如以下更详细所述。

图7和图2的实施例之间的一个主要区别是，刻度图案780包括彼此平行布置的第一图案轨道FPT和第二图案轨道SPT。第一图案轨道FPT具有在第一轨道内部边界FTIB和第一轨道外部边界FTEB之间沿y轴线方向的标称第一图案轨道宽度尺寸FPTWD，所述第一轨道内部边界FTIB最接近另一图案轨道，所述第一轨道外部边界FTEB与该另一图案轨道最远。第二图案轨道SPT具有在第二轨道内部边界STIB和第二轨道外部边界STEB之间沿y轴线方向的标称第二图案轨道宽度尺寸SPTWD，所述第二轨道内部边界STIB最接近另一图案轨道，所述第二轨道外部边界STEB与该另一图案轨道最远。第一和第二图案轨道FPT和SPT的每个包括信号调制元件SME，其被布置为提供空间变化的特性，该特性作为沿x轴线方向的位置的周期函数而变化。

另一主要区别在于，检测器部分767被构造用于与刻度图案780兼容地操作。检测器部分767包括场生成线圈构造FGC，其可固定在基底上，且包括第一轨道场生成线圈部分FTFGCP和第二轨道场生成线圈部分STFGCP。场生成线圈构造FGC可包括输入部分INP，该输入部分包括至少两个连接部分(例如，CP1和CP2)，它们将来自信号处理配置的线圈驱动信号连接至场生成线圈构造FGC。在场生成线圈构造FGC中，第一轨道场生成线圈部分FTFGCP围绕与第一图案轨道FPT对准的第一内部区域FINTA，且具有沿x轴线方向的标称第一内部区域长度尺寸FIALD和沿y轴线方向的标称第一内部区域宽度尺寸YSEP1，并响应线圈驱动信号在第一内部区域FINTA中产生变化的第一磁通。类似地，第二轨道场生成线圈部分STFGCP围绕与第二图案轨道SPT对准的第二内部区域SINTA，且具有沿x轴线方向的标称第二内部区域长度尺寸SIALD和沿y轴线方向的标称第二内部区域宽度尺寸YSEP2，并响应线圈驱动信号在第二内部区域SINTA中产生变化的第二磁通。

检测器部分767还包括沿x轴线方向布置且固定在基底上的多个感测元件SEN(例如，SEN1、SEN2)，每个感测元件SEN具有沿y轴线方向的标称感测元件宽度尺寸NSEWD，其跨过第一和第二内部区域FINTA和SINTA，其中，所述多个感测元件被构造为提供检测器信号，所述检测器信号响应由邻近的刻度图案780的信号调制元件SME提供的对变化磁通的局部效应。在各实施方式中，所述多个感测元件SEN包括磁通感测环，且通过制造在印刷电路板上的导电迹线和引线形成。在各实施方式(例如，如图7所示)中，被构造为提供第一感测环极性(例如，其响应第一极性的变化磁通以产生沿第一方向的电流)的磁通感测环沿x轴方向与被构造为提供第二感测环极性(例如，其响应与第一极性相反的变化磁通以产生沿同一方向的电流)的磁通感测环交错，第二感测环极性与第一感测环极性相反。信号处理配置可以可操作性地连接至检测器部分，以提供线圈驱动信号，并根据已知方法基于从检测器部分767的所示感测元件SEN(以及根据已知原理设置在其他空间相位置处的其他未示出感测元件SEN)输入的检测器信号确定检测器部分和刻度图案之间的相对位置。

如图7所示，场生成线圈构造FGC和感测元件SEN有利地根据在此之前披露的原理构造。场生成线圈构造FGC可以包括一个或多个示出的引线，以实现用于一个或多个端部部分EDP的屏蔽构造。应理解，在特定实施方式中不需要或不期望的所示引线可被省略。

在图7所示的实施方式中，第一轨道内侧和外侧细长部分FTIEP和FTOEP分别沿x轴线方向邻近第一内部区域FINTA延伸。第一轨道内侧细长部分FTIEP邻近第一轨道内部边界FTIB定位，第一轨道外侧细长部分FTOEP邻近第一轨道外部边界FTEB定位。第一轨道内侧细长部分FTIEP具有沿y轴线方向的标称第一轨道内侧生成迹线宽度尺寸NFTIGTWD。第一轨道外侧细长部分FTOEP具有沿y轴线方向的标称第一轨道外侧生成迹线宽度尺寸NFTOGTWD。根据在此披露的原理，标称第一轨道生成迹线宽度尺寸NFTIGTWD和NFTOGTWD(可以相同，或可以彼此不同)每个是标称第一内部区域宽度尺寸YSEP1的至少0.1倍。在一些实施方式中，可有利的是，第一轨道生成迹线宽度尺寸NFTIGTWD和NFTOGTWD是标称第一内部区域宽度尺寸YSEP1的至少0.15倍、或至少0.25倍、或至少0.50倍。

第二轨道内侧和外侧细长部分STIEP和STOEP分别沿x轴线方向邻近第二内部区域SINTA延伸。第二轨道内侧细长部分STIEP邻近第二轨道内部边界STIB定位，第二轨道外侧细长部分STOEP邻近第二轨道外部边界STEB定位。第二轨道内侧细长部分STIEP具有沿y轴线方向的标称第二迹线内侧生成迹线宽度尺寸NSTIGTWD。第二轨道外侧细长部分STOEP具有沿y轴线方向的标称第二轨道外侧生成迹线宽度尺寸NSTOGTWD。根据在此披露的原理，标称第二轨道生成迹线宽度尺寸NSTIGTWD和NSTOGTWD(可以相同，或可以彼此不同)每个是标称第二内部区域宽度尺寸YSEP2的至少0.1倍。在一些实施方式中，可有利的是，第二轨道生成迹线宽度尺寸NSTIGTWD和NSTOGTWD是标称第二内部区域宽度尺寸YSEP2的至少0.15倍、或至少0.25倍、或至少0.50倍。其他特征和/或设计关系可还类似于参考图2所述，如果期望的话。

在各实施方式中，与上文概述的特征组合，标称感测元件宽度尺寸NSEWD的至少大部分包含在第一轨道外侧细长部分FTOEP和第二轨道外侧细长部分STOEP之间。在一些实施方式中，标称感测元件宽度尺寸NSEWD的至少大部分包含在第一和第二轨道内部区域FINTA和SINTA之间。在各实施方式中，场生成线圈构造FGC和感测元件SEN彼此绝缘。如图7所示，至少一个感测元件SEN的标称感测元件宽度尺寸NSEWD大于在第一轨道外侧细长部分FTOEP和第二轨道外侧细长部分STOEP之间跨过的总内部区域宽度尺寸OIAWD，且延伸超过第一轨道外侧细长部分FTOEP和第二轨道外侧细长部分STOEP的至少一个的内部边缘IE一定的量，所述量定义为重叠尺寸(例如，分别是第一轨道重叠尺寸FTOD和/或第二轨道重叠尺寸STOD)。在各实施方式中，场生成线圈构造FGC被构造为使得，每个标称外侧生成迹线宽度尺寸(NFTOGTWD和NSTOGTWD)大于其相关联的重叠尺寸。在各实施方式中，所有细长部分(FTIEP、FTOEP、STIEP和STOEP)在印刷电路板的第一层中制造，感测元件SEN包括制造在印刷电路板的一层或多层中的导电环，所述一层或多层包括至少在重叠尺寸附近且与第一层不同的层。

在图7所示的特定实施方式中，第一和第二图案轨道FPT和SPT可每个包括相同类型的信号调制元件SME，其根据相同的空间周期或波长W沿x轴线方向在第一和第二图案轨道FPT和SPT中布置。在第二图案轨道SPT中的信号调制元件SME沿测量轴线方向(x轴线方向)相对于第一图案轨道中的信号调制元件偏移大约为W/2的标称刻度轨道偏移量STO。如图7中的电流箭头所指示的，场生成线圈构造FGC被构造为在第一内部区域FINTA中产生具有第一极性的第一轨道变化磁通，并在第二内部区域SINTA中产生具有第二极性的第二轨道变化磁通，第二极性与第一极性相反。如前所述，所述多个感测元件SEN包括通过在印刷电路板上制造的导电迹线形成的磁通感测环(沿x轴线交替感测环极性)，其中，每个磁通感测环的至少大部分沿y轴线方向跨过第一和第二内部区域FINTA和SINTA，且在每个感测元件SEN内、在第一和第二内部区域FINTA和SINTA中提供相同的感测环极性。因为在第一内部区域FINTA内产生的磁通极性与在第二内部区域SINTA内产生的磁通极性相反，其与在第一和第二图案轨道FPT和SPT中具有大约为W/2的刻度轨道偏移量STO的信号调制元件SME相互作用，以在每个感测元件SEN中产生增强信号贡献。

图8是可分别用作图1所示的电子位置编码器中的检测器部分167和刻度图案180的检测器部分867和可兼容刻度图案780的第四示例性实施方式的平面视图。图8所示的刻度图案780可与图7所示的刻度图案类似或相同，且除了关于其与检测器部分867的操作，在以下不再详细描述。检测器部分867具有与图7的检测器部分767类似的特性和部件，且其设计和操作被构造为实现在此披露和要求权利的各个设计原理，且提供类似的优势。通过图8中的附图标记或标号——与图7或在此其他图中类似或相同的那些——指定的元件(例如，类似的“XX”添前缀作为8XX和7XX)指定类似的元件，且可被理解为类似地操作，除非在以下特别地指出。因此，以下将仅描述检测器部分867和检测器部分767的显著区别。

类似于检测器部分767，检测器部分867被构造用于与刻度图案780的可兼容操作。第一轨道场生成线圈部分FTFGCP围绕与第一图案轨道FPT对齐的第一内部区域FINTA，且具有沿x轴线方向的标称第一内部区域长度尺寸FIALD和沿y轴线方向的标称第一内部区域宽度尺寸YSEP1，并响应线圈驱动信号在第一内部区域FINTA中产生变化的第一磁通。类似地，第二轨道场生成线圈部分STFGCP围绕与第二图案轨道SPT对齐的第二内部区域SINTA，且具有沿x轴线方向的标称第二内部区域长度尺寸SIALD和沿y轴线方向的标称第二内部区域宽度尺寸YSEP2，并响应线圈驱动信号在第二内部区域SINTA中产生变化的第二磁通。

检测器部分867和检测器部分767之间的一个显著区别在于，如图8中的电流箭头所指示的，场生成线圈构造FGC被构造为在第一内部区域FINTA中产生具有第一极性的第一轨道变化磁通，并在第二内部区域SINTA中产生具有第二极性的第二轨道变化磁通，该第二极性与第一极性相同。与此相关的是所述多个感测元件SEN(例如，SEN1、SEN14)的第二显著区别，如以下所述。

类似于检测器部分767，在检测器部分867中，所述多个感测元件SEN具有沿y轴线方向的标称感测元件宽度尺寸NSEWD，其跨过第一和第二内部区域FINTA和SINTA，所述多个感测元件SEN被构造为提供检测器信号，所述检测器信号响应由刻度图案780的相邻信号调制元件SME提供在变化磁通上的局部效应。所述多个感测元件SEN包括通过制造在印刷电路板上的导电迹线形成的磁通感测环，其中，每个磁通感测环的至少大部分沿y轴线方向跨过第一和第二内部区域FINTA和SINTA。但是，与检测器部分767不同，在检测器部分867中所示的磁通感测环每个包括它们的交叉部或扭转部，以在第一内部区域FINTA和第二内部区域SINTA中提供相反的感测环极性。在各实施例中，对于磁通感测环的至少大部分，它们的导电迹线的交叉部或扭转部位于“不活跃”中央区域中或在其上方，所述“不活跃”中央区域在第一内部区域FINTA和第二内部区域SINTA之间，包括第一轨道内侧细长部分FTIEP和第二轨道内侧细长部分STIEP，以避免产生不期望的信号干扰。

如图8所示，感测元件SEN的磁通感测环还被构造为具有沿x轴线方向交错的相反感测环极性(例如，如图8的一个示例性感测环导体视图和在下部部分中以放大部分示出的相关联电流箭头示意性地示出)。

根据上述描述，因为在第一内部区域FINTA内产生的磁通极性与在第二内部区域SINTA内产生的磁通极性相同，其与具有在第一和第二图案轨道FPT和SPT中的大约为W/2的刻度轨道偏移量STO的信号调制元件SME相互作用，以在每个“扭转的”感测元件SEN中产生增强信号贡献。信号处理配置可以可操作性地连接至检测器部分，以提供线圈驱动信号，并根据已知方法基于从检测器部分867的所示感测元件SEN(以及根据已知原理从设置在其他空间相位位置处的其他未示出感测元件SEN)输入的检测器信号确定检测器部分和刻度图案之间的相对位置。

如图8所示，场生成线圈构造FGC和感测元件SEN有利地根据在此之前披露的原理构造。场生成线圈构造FGC可包括一个或多个所示引线，以执行用于一个或多个端部部分EDP的被屏蔽构造。应理解，在特定实施方式中不需要或不期望的所示引线可被省略。根据在此披露的原理，标称第一轨道生成迹线宽度尺寸NFTIGTWD和NFTOGTWD每个是标称第一内部区域宽度尺寸YSEP1的至少0.1倍。在一些实施方式中，可有利的是，第一轨道生成迹线宽度尺寸NFTIGTWD和NFTOGTWD是标称第一内部区域宽度尺寸YSEP1的至少0.15倍、或至少0.25倍、或至少0.50倍。根据在此披露的原理，标称第二轨道生成迹线宽度尺寸NSTIGTWD和NSTOGTWD每个是标称第二内部区域宽度尺寸YSEP2的至少0.1倍。在一些实施方式中，可有利的是，第二轨道生成迹线宽度尺寸NSTIGTWD和NSTOGTWD是标称第二内部区域宽度尺寸YSEP2的至少0.15倍、或至少0.25倍、或至少0.50倍。

在检测器部分867中使用的其他特征和/或设计关系可还与参考检测器部分767描述的可兼容特征和/或设计关系类似，如果期望的话。

与类似于参考图7和图8在上文概述的场生成极性和感测元件极性组合使用的双轨道刻度图案可有助于减小或消除一定的本来会在单轨道刻度图案构造中产生的信号偏移成分，如没有参考’958专利中的详细制造或布局考虑所披露的，该专利之前并入在此作为参照。如之前在此指出的，现有系统(例如，那些在’958专利中参考的)利用相对较窄的迹线和/或相对较大的内部区域(例如，较大的区域FINTA和/或SINTA和/或标称线圈区域宽度尺寸YSEP1和/或YSEP2)，用于场生成线圈构造。在一些现有系统中，通常认为期望检测器感测元件具有被耦合的相对大的区域，以接收生成线圈内部区域中的变化的磁通，如被认为关于电流和信号强度是有利的。相对地，根据在此披露的原理，利用较宽的迹线宽度(例如，以内部区域FINTA和/或SINTA和/或YSEP1和/或YSEP2为代价，用于由特定应用施加的总检测器y轴线尺寸限制)，这导致用于场生成线圈构造FGC的相对较小的总阻抗，为此，较大量的电流能够在相对较短的时间流动(例如，产生较强的信号)，且仍然能够获得期望时间长度的共振用于测量。这关于双轨道刻度图案是特别有价值的，这可由于实际考虑(例如，以适配到与之前利用的单轨道编码器相同的空间中)受限于相对小的第一轨道图案宽度和第二轨道图案宽度。根据在此披露的原理构造的双轨道构造已经在一些例子中确定，以当将可比较驱动信号输入到场生成线圈构造时，获得比可比较现有技术构造信号水平超过因子为1.5或更多的检测器信号水平，且在一些情况下超过因子为3或更多。

尽管已经示出和描述本发明的优选实施方式，特征和操作顺序的所示和所述布置的大量变化基于本说明书对于本领域的技术人员是明显的。各变体形式可用于实施在此披露的原理。

作为一个例子，参考图2和3和7和8所示和所述的实施例利用非零的重叠尺寸OD，但是这在所有实施例中不是必须的。作为另一例子，在图7和8所示的感测元件SEN和刻度轨道偏移量STO的特定构造仅是示例性的，而不是限制性的。其他刻度轨道偏移量STO可与感测元件SEN的形状中的适当适应性变化组合使用，以容纳特定量的刻度轨道偏移量，如本领域的技术人员基于上述说明书和原理可理解的。作为另外的例子，应意识到，在各实施方式中，信号调制元件SME可包括环元件或板元件，或材料属性的变化，和/或在各实施方式中，可具有沿x轴线方向的W/2的尺寸，或者大于或小于W/2，以产生期望的周期信号样式。作为另外的例子，应意识到，在此披露的各个特征和原理可应用于旋转位置编码器，其中，圆形的测量轴线方向和径向方向类似于说明书中所指的x轴线方向和y轴线方向。

上述各个实施方式和特征可组合，以提供进一步的实施方式。在本说明中所参考的所有美国专利和美国专利申请在此整体并入作为参照。如果必要的话，实施方式的方面可以改变，以施用各专利和申请的构思，来提供另外的实施方式。

根据上述说明书，可对实施方式作出这些和其他变化。总体上，在随附权利要求中，所使用的术语不应被理解为将权利要求限制于在说明书和权利要求书中披露的特定实施方式，但应理解为包含与这些权利要求所被赋予的全部等效范围一起的所有可行实施方式。

Claims (12)

1.一种电子位置编码器，其能够用于测量两个元件之间的沿测量轴线方向的相对位置，所述测量轴线方向与x轴线方向重合，所述电子位置编码器包括：

刻度，其沿测量轴线方向延伸，并包括信号调制刻度图案，所述信号调制刻度图案包括布置为彼此平行的第一图案轨道和第二图案轨道，每个图案轨道具有在其最靠近另一图案轨道的内部边界和其最远离另一图案轨道的外部边界之间、沿与x轴线方向垂直的y轴线方向的轨道宽度尺寸，并且每个图案轨道包括信号调制元件，所述信号调制元件被布置为提供空间变化的特性，所述特性作为沿x轴线方向的位置的周期函数变化；

检测器部分，其被构造为靠近所述图案轨道安装，并沿测量轴线方向相对于所述图案轨道移动，所述检测器部分包括：

场生成线圈构造，其固定在基底上，包括：

第一轨道场生成线圈部分，其围绕与第一图案轨道对齐的第一内部区域，且具有沿x轴线方向的标称第一内部区域长度尺寸和沿y轴线方向的标称第一内部区域宽度尺寸，并响应线圈驱动信号在第一内部区域中产生变化的第一磁通；和

第二轨道场发生线圈部分，其围绕与第二图案轨道对齐的第二内部区域，且具有沿x轴线方向的标称第二内部区域长度尺寸和沿y轴线方向的标称第二内部区域宽度尺寸，并响应所述线圈驱动信号在第二内部区域中产生变化的第二磁通；以及

多个感测元件，其沿x轴线方向布置且固定在基底上，每个感测元件具有沿y轴线方向的跨过第一内部区域和第二内部区域的标称感测元件宽度尺寸，其中，所述多个感测元件被构造为提供检测器信号，所述检测器信号响应由相邻的刻度图案的信号调制元件提供在变化的磁通上的局部效应；以及

信号处理配置，其可操作地连接至检测器部分以提供线圈驱动信号，且基于从检测器部分输入的检测器信号确定检测器部分和刻度图案之间的相对位置，

其中：

所述场生成线圈构造包括：

输入部分，其包括至少两个连接部分，所述连接部分将来自信号处理配置的线圈驱动信号连接至场发生线圈构造；

第一轨道内侧和外侧细长部分，其邻近第一内部区域沿x轴线方向延伸，第一轨道内侧细长部分邻近第一轨道内部边界定位，且第一轨道外侧细长部分邻近第一轨道外部边界定位，第一轨道内侧和外侧细长部分每个具有沿y轴线方向的标称第一轨道生成迹线宽度尺寸；和

第二轨道内侧和外侧细长部分，其邻近第二内部区域沿x轴线方向延伸，第二轨道内侧细长部分邻近第二轨道内部边界定位，且第二轨道外侧细长部分邻近第二轨道外部边界定位，第二轨道内侧和外侧细长部分每个具有沿y轴线方向的标称第二轨道生成迹线宽度尺寸；

所述标称感测元件宽度尺寸的至少大部分包含在第一轨道外侧细长部分和第二轨道外侧细长部分之间，并且

所述场生成线圈构造被构造为使得，每个标称第一轨道生成迹线宽度尺寸是标称第一内部区域宽度尺寸的至少0.1倍，并且，每个标称第二轨道生成迹线宽度尺寸是标称第二内部区域宽度尺寸的至少0.1倍。

2.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，每个标称第一轨道生成迹线宽度尺寸是标称第一内部区域宽度尺寸的至少0.25倍，并且，每个标称第二轨道生成迹线宽度尺寸是标称第二内部区域宽度尺寸的至少0.25倍。

3.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，每个标称第一轨道生成迹线宽度尺寸是标称第一内部区域宽度尺寸的至少0.5倍，并且每个标称第二轨道生成迹线宽度尺寸是标称第二内部区域宽度尺寸的至少0.5倍。

4.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，每个标称第一轨道和第二轨道生成迹线宽度尺寸是细长部分在标称操作频率下的趋肤深度的至少25倍，对应响应于变化的磁通而产生的检测器信号限定所述标称操作频率。

5.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，

场生成线圈构造和感测元件彼此绝缘；

至少一个感测元件的标称感测元件宽度尺寸大于在第一轨道外侧细长部分和第二轨道外侧细长部分之间跨过的尺寸，且以重叠尺寸定义的量延伸超过第一轨道外侧细长部分和第二轨道外侧细长部分中的至少一个的内部边缘；并且

场生成线圈构造被构造为使得，每个标称生成迹线宽度尺寸大于所述重叠尺寸。

6.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，第一和第二图案轨道的内部轨道边界靠近彼此定位。

7.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，

第一和第二图案轨道每个包括相同类型的信号调制元件，该信号调制元件根据相同的空间周期或波长W沿x轴线方向在第一和第二图案轨道中布置，其中，第二图案轨道中的信号调制元件沿测量轴线方向相对于第一图案轨道中的信号调制元件偏移大约为W/2的标称刻度轨道偏移量；

场生成线圈构造被构造为在第一内部区域中产生具有第一极性的第一轨道变化磁通，并在第二内部区域中产生具有和第一极性相反的第二极性的第二轨道变化磁通；并且

所述多个感测元件包括通过制造在印刷电路板上的导电迹线形成的磁通感测环，其中，每个磁通感测环的至少大部分沿y轴线方向跨过第一内部区域和第二内部区域，并在第一内部区域和第二内部区域中提供相同的感测环极性。

8.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，

第一图案轨道和第二图案轨道每个包括相同类型的信号调制元件，该信号调制元件根据相同的空间周期或波长W沿x轴线方向在第一和第二图案轨道中布置，其中，第二图案轨道中的信号调制元件沿测量轴线方向相对于第一图案轨道中的信号调制元件偏移大约为W/2的标称刻度轨道偏移量；

场生成线圈构造被构造为在第一内部区域中产生具有第一极性的第一轨道变化磁通，并在第二内部区域中产生具有和第一极性相同的第二极性的第二轨道变化磁通；并且

所述多个感测元件包括通过制造在印刷电路板上的导电迹线形成的磁通感测环，其中，每个磁通感测环的至少大部分沿y轴线方向跨过第一和第二内部区域，且包括它们的导电迹线的交叉部或扭转部，以在第一和第二内部区域中提供相反的感测环极性。

9.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中，场生成线圈构造包括至少一个屏蔽端部部分，所述至少一个屏蔽端部部分大体上沿y轴线方向延伸，并连接至至少一个细长部分，所述细长部分沿z轴线方向名义上位于距面向刻度图案的检测器部分的前表面一细长部分z距离处，所述z轴线方向与x轴线和y轴线方向垂直，其中，所述屏蔽端部部分包括：

屏蔽端部区段，其名义上位于距检测器部分前表面的屏蔽端部区段z距离处，其中屏蔽端部区段z距离大于细长部分z距离；以及

检测器部分还包括导电屏蔽区域，该导电屏蔽区域沿x轴线和y轴线延伸，并名义上位于距前表面的屏蔽区域z距离处，其中屏蔽区域z距离小于屏蔽端部区段z距离，并且屏蔽区域位于屏蔽端部区段的至少一部分和检测器部分的前表面之间。

10.如权利要求9所述的电子位置编码器，其中，所述至少一个屏蔽端部部分包括连接第一轨道内侧和外侧细长部分的第一轨道屏蔽端部部分，以及连接第二轨道内侧和外侧细长部分的第二轨道屏蔽端部部分。

11.如权利要求9所述的电子位置编码器，其中，细长部分制造在印刷电路板的第一层中，屏蔽端部区段制造在印刷电路板的第二层中，并且屏蔽区域制造在比印刷电路板的第二层更靠近前表面的印刷电路板的层上。

12.如权利要求9所述的电子位置编码器，其中，细长部分和屏蔽端部区段之间的连接件包括沿z轴线方向延伸的印刷电路板引线，并且，屏蔽区域制造在印刷电路板的位于第一层和第二层之间的层中，且印刷电路板引线穿过制造在屏蔽区域中的开口。