CN110657827B - 感应位置编码器中的接收器线间隔 - Google Patents

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Abstract

一种电子位置编码器，包括标尺、检测器、和信号处理结构，该标尺具有按波长λ1周期性布置的信号调制元件(SME)的第一图案轨道和按波长λ2周期性布置的SME的第二图案轨道。检测器包括磁场产生线圈结构、配置为基于第一图案轨道提供检测器信号的第一组传感元件和配置为基于第二图案轨道提供检测器信号的第二组传感元件。第一组传感元件包括经由至少第一对和第二对连接线连接到信号处理结构的第一空间相位子组传感元件和第二空间相位子组传感元件，所述第一对和第二对连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应跨越段。相应跨越段定位在沿测量轴线方向按距离N×λ2间隔开的位置处，其中N为整数。

Description

感应位置编码器中的接收器线间隔
技术领域
本发明涉及测量仪器，且更具体涉及感应位置编码器，其可以用在精确测量仪器中。
背景技术
各种编码器配置可以包括各种类型的光学、电容、磁性、感应、运动和/或位置换能器。这些换能器使用在读取头中的发射器和接收器的各种几何配置，以测量读取头和标尺之间的运动。磁性和感应换能器对污染相对鲁棒，但是并不能完美抵抗污染。
美国专利No.6,011,389(’389专利)描述了可用在高准确性应用中的感应当前位置的换能器，美国专利No.5,973,494(’494)和6,002,250(’250专利)描述了增量位置感应卡尺和线性标尺，包括信号产生和处理电路，且美国专利No.5,886,519(’519专利)、5,841,274(’274专利)、和5,894,678(’678专利)描述了使用感应电流换能器的绝对位置感应卡尺和电子卷尺。美国专利No.7,906,958(’958专利)描述了可用在高准确性应用中的感应当前位置换能器，其中具有两个平行的半部和多组发送线圈和接收线圈的标尺缓解某些信号偏差分量，否则这种信号偏差分量会在感应当前位置换能器中产生误差。所有前述文献通过引用全部并入本文。如这些专利中所述的，感应电流换能器可以使用印刷电路板技术制造且主要能免疫污染。
然而，这种系统会在提供用户期望的某些特性组合的能力方面受限，例如信号强度、小型化、高分辨率、成本、对未对准和污染的鲁棒性等的组合。
发明内容
该部分内容用于提供在下文的进一步详细描述中所述的简化形式的原理的选择。该部分内容目的不是给出要求保护主题的关键特征，也不是用于确定要求保护主题的范围。
提供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。在各种实施方式中，电子位置编码器包括标尺，检测器部分，和信号处理结构。标尺沿测量轴线方向延伸且包括信号调制标尺图案，该信号调制标尺图案至少包括沿测量轴线方向布置的第一图案轨道和第二图案轨道，其中每一个图案轨道包括信号调制元件，该信号调制元件布置为提供空间变化特征，该空间变化特征作为沿测量轴线方向的位置的周期性函数改变；
检测器部分配置为安装第一图案轨道和第二图案轨道附近并相对于第一图案轨道和第二图案轨道沿测量轴线方向运动。
在各种实施方式中，检测器部分包括多层印刷电路板(PCB)，包括固定在PCB上的磁场产生线圈结构(发射器)和多个传感元件(接收器)。磁场产生线圈结构包括第一轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第一图案轨道对准的第一内部区域且其响应于线圈驱动信号在第一内部区域中产生第一轨道变化第一磁通量。磁场产生线圈结构还包括第二轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第二图案轨道对准的第二内部区域且其响应于线圈驱动信号在第二内部区域中产生第二轨道变化磁通量。
检测器部分包括多个传感元件(接收器)，传感元件包括沿测量轴线方向布置且在PCB上固定以对准第一和第二内部区域的相应导电接收器环路。多个传感元件包括第一组传感元件和第二组传感元件，该第一组传感元件配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第一图案轨道的邻近信号调制元件提供的第一轨道变化磁通量上的局部效应做出响应，该第二组传感元件配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第二图案轨道的邻近信号调制元件提供的第二轨道变化磁通量上的局部效应做出响应。
信号处理结构操作地连接到检测器部分以为磁场产生线圈结构提供线圈驱动信号，且基于从检测器部分而来的检测器信号输入确定检测器部分和标尺之间的相对位置。
在各种实施方式中，标尺的第一图案轨道包括沿测量轴线方向按波长λ1周期性布置的信号调制元件，且标尺的第二图案轨道包括沿测量轴线方向按波长λ2周期性布置的信号调制元件。第一组传感元件(对应第一图案轨道)经由连接线连接到信号处理结构，该连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的跨越段。第一组传感元件包括经由第一空间相位连接线连接到信号处理结构的第一空间相位子组传感元件和经由第二空间相位连接线连接到信号处理结构的第二空间相位子组传感元件。第一空间相位连接线包括至少两个连接线，其包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应第一空间相位跨越段。第二空间相位连接线包括至少两个连接线，其包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应第二空间相位跨越段。第一对第一和第二空间相位跨越段在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为N×λ2，其中N为整数，且第二对第一和第二空间相位跨越段在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为N×λ2，其中N为整数。
发明人已经发现，一些感应位置编码器，其采用具有不同波长(λ1，λ2，…)的多个图案轨道由于来自多个图案轨道的信号的交叉耦合而具有信号污染的问题。理想地，从每一个图案轨道而来的信号应该仅包含根据其自身的λ的相位信息。但是来自波长λ1的第一图案轨道的信号通常含有来自波长λ2的第二图案轨道的一些信号。这种信号的交叉耦合是不期望的，因为其还向编码器的位置计算引入误差。发明人已经发现，一些交叉耦合问题是通过一个图案轨道的接收器线交叉在具有不同波长的另一图案轨道上的构造所造成的。发明人进一步发现，将波长λ1的第一图案轨道的接收器线的空间相位对(特别是延伸经过或重叠于具有不同波长λ2的第二图案轨道的空间相位跨越段)沿测量轴线方向定位在按λ2的整数倍(＝N×λ2)的距离间隔开的位置处，能实现信号交叉耦合的显著减小，由此改善编码器换能器的总体性能。这种接收器线间隔被认为有助于消除或抵消共模误差，否则其会因第二波长(λ2)的第二轨道图案而出现，由此减少来自第一波长(λ1)的第一轨道图案的接收器线空间相位对的跨越段(延伸经过或重叠于第二轨道图案)中的信号污染。
在各种实施例中，延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应第一空间相位跨越段和第二空间相位跨越段是直线段，其垂直于测量轴线方向取向。
在实施例的另一方面，标尺可以另外包括沿测量轴线方向布置的第三图案轨道，其中第一图案轨道布置在第二图案轨道和第三图案轨道之间。磁场产生线圈结构另外包括第三轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第三图案轨道对准的第三内部区域且其响应于线圈驱动信号在第三内部区域中产生第三轨道变化磁通量。多个传感元件另外包括配置为提供检测器信号的第三组传感元件，所述检测器信号对通过第三图案轨道的邻近信号调制元件提供的第三轨道变化磁通量的局部效应做出响应。第三图案轨道包括沿测量轴线方向按波长λ3周期性布置的信号调制元件。第三组传感元件包括经由第三空间相位连接线连接到第二组传感元件的第一空间相位子组传感元件和经由第四空间相位连接线连接到第二组传感元件的第二空间相位子组传感元件。第三空间相连接线包括至少两个连接线，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道的第一空间相位跨越段；且第四空间相位连接线包括至少两个连接线，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道的相应第二空间相位跨越段。第一对第一和第二空间相位跨越段在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为N×λ1，其中N为整数，且第二对第一和第二空间相位跨越段在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为N×λ1，其中N为整数。
附图说明
图1是利用包括检测器部分和标尺的电子位置编码器的手动工具类型卡尺的分解等轴视图。
图2显示了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示意图。
图3显示了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示意图。
图4显示了可用在电子位置编码器中的检测器部分的第三示例性实施方式的平面示意图。
图5A、5B和5C显示了可用在电子位置编码器中的检测器部分的第四示例性实施方式的平面示意图。
图6是显示了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方块图。
具体实施方式
图1是手动工具类型的卡尺100的分解等轴视图，其包括标尺构件102和游标组件120，该标尺构件102具有大致矩形截面的纵梁(spar)，其包括标尺170。在各种实施方式中，标尺170可以沿测量轴线方向MA延伸(例如对应于x轴线方向)且可以包括对标尺图案(scale pattern)180进行调制的信号。已知类型的覆盖层172(例如100μm厚)可以覆盖标尺170。爪108和110接近标尺构件102的第一端，且游标组件120上的可动爪116和118用于以已知方式测量物体的尺寸。游标组件120可以可选地包括深度杆126，其被端部止动件154局限在标尺构件102下方的深度杆沟槽152中。深度杆接合端部128可以延伸到一孔中，以测量其深度。游标组件120的覆盖件139可以包括ON/OFF开关134、归零开关136和测量显示器138。游标组件120的基部140包括与标尺构件102的侧边缘146接触的引导边缘142、和将弹性压杆148偏压抵靠标尺构件102的配合边缘的螺钉147，以确保用于测量的正确对准，且用于让读取头部分164相对于标尺170运动。
安装在基部140上的传感组件(pickoff assembly)160保持读取头部分164，该读取头部分在该实施方式中包括多层印刷电路板(PCB)162，所述印刷电路板携带检测器部分167，该检测器部分包括沿测量轴线方向MA布置的磁场产生线圈结构和一组传感元件(例如总称为磁场产生和传感绕组结构)以及信号处理结构166(例如控制电路)。弹性密封件163可以被挤压在覆盖件139和PCB 162之间，以防止对电路和连接部的污染。检测器部分167可以被绝缘涂层覆盖。
在一个具体示例性例子中，检测器部分167可以与标尺170平行且面对地布置，且检测器部分167的面对标尺170的正面可以与标尺170(和/或标尺图案180)沿深度(Z)方向隔开约0.5mm的间隙。读取头部分164和标尺170可以一起形成换能器，作为电子位置编码器的部件。在一个实施方式中，换能器可以是涡电流换能器，其通过产生变化的磁场来运行，其中变化的磁场在被置于变化磁场中的标尺图案180的一些信号调制元件中引起被称为涡电流的循环流动的电流，将在下文详细描述。应理解，图1所示的卡尺100是各种应用中的一种，其通常实施电子位置编码器，该电子位置编码器已经演进了多年以提供小型化、低功率操作(例如用于长电池寿命)、高分辨率和高准确性测量、低成本、和对污染鲁棒性等的相对优化的组合。任何这些因素中的甚至很小的改进都被高度期望，但是难以实现，尤其是由于操作为了在各种应用中实现商业成功而带来的设计限制条件。以下描述公开的原理提供了许多这些因素方面的改善，尤其是在成本有效和小型化方面。
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和信号调制标尺图案180等的第一示例性实施方式的平面图。图2可以被认为部分代表性的、部分示意性的。图2中的检测器部分167和标尺图案180的放大截面在图2中示出。在图2中，下文所述的各种元件通过其形状或轮廓表示，且彼此叠加地显示以强调一定的几何关系。应理解，各种元件可以存在于在沿z轴线方向(进入图2的平面)的不同平面处的不同制造层，其按照需要提供各种操作间隙和/或隔绝层，如本领域技术人员基于以下描述所能理解的。具体说，根据示例性实施例，第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2包括使用PCB的一个或多个传输铜层(transmitter copper layer)制造导电迹线，且形成与具有波长λ1的第一图案轨道(pattern track)PT1对应的一组传感元件SEN1-SEN20的导电接收器环路和形成与具有波长λ2的第二图案轨道PT2对应的一组传感元件SEN1'-SEN20'的导电环路可以包括使用PCB的一个或多个接收铜层制造的导电迹线。
标尺图案180的所示部分包括第一图案轨道PT1和第二图案轨道PT2，其每一个包括以虚线轮廓显示的信号调制元件SME，所述信号调制元件SME位于标尺170上(如图1所示)。信号调制元件SME布置为提供空间变化特征，其沿测量轴线方向MA按位置的周期性函数改变。在第一图案轨道PT1中，信号调制元件SME沿测量轴线方向MA按波长λ1周期性布置。在第二图案轨道PT2中，信号调制元件SME沿测量轴线方向MA按波长λ2周期性布置。应理解，标尺图案180在操作期间相对于检测器部分167运动，如图1中可见。
在图2的例子中，标尺图案180包括沿测量轴线方向MA(例如对应于x轴线方向)周期性布置的分立的信号调制元件SME。然而，更通常的是，标尺图案180可以包括各种替换的空间调制图案，其包括分立元件或一个或多个连续图案元件(一个或多个)，只要图案具有根据沿x轴线方向的位置改变的空间特征即可，以便根据已知方法提供在检测器部分167的传感元件SEN中引起的取决于位置的检测器信号。
在各种实施方式中，检测器部分167配置为安装在第一图案轨道PT1和第二图案轨道PT2附近，且相对于标尺图案180沿测量轴线方向MA运动。检测器部分167包括磁场产生构造，其包括第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2。第一轨道磁场产生线圈部分FGC1通过至少部分地围绕来限定与第一图案轨道PT1对准的第一内部区域INT1，且响应于供应到第一轨道磁场产生线圈部分FGC1的线圈驱动信号在第一内部区域INT1中产生第一轨道变化磁通量。第二轨道磁场产生线圈部分FGC2通过至少部分地围绕来限定与第二图案轨道PT2对准的第二内部区域INT2，且响应于供应到第二轨道磁场产生线圈部分FGC2的线圈驱动信号在第二内部区域INT2中产生第二轨道变化磁通量。
在各种实施方式中，第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2可以包括围绕相应内部区域INT1和INT2的单匝。在一些实施例中，第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2是限定了第一内部区域INT1和第二内部区域INT2二者的单个环路的一部分。
各种传感元件SEN1-SEN20和SEN1'-SEN20'、第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2可以固定在基板上(例如图1的PCB 162)。在各种实施方式中，第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2与对应组的传感元件SEN1-SEN20和SEN1'-SEN20'绝缘(例如位于PCB的不同层中)。
多个传感元件SEN可以采取各种替换构造以用于与各种实施例中的各种相应信号处理方案组合，如本领域技术人员所应理解的。图2显示分别与第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2对应的两组代表性的传感元件SEN1-SEN20和SEN1'-SEN20'。该具体实施例中的传感元件SEN包括导电接收器环路(替换地可以称为传感环路元件、传感线圈元件或传感绕组)，所述导电接收器环路以串联连接的第一空间相位子组SEN1-10(或SEN1'-10')和串联连接的第二空间相位子组SEN11-20(或SEN11'-20')布置。
与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN1-SEN20配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第一图案轨道PT1的邻近调制元件提供的第一轨道变化磁通量上的局部效应做出响应。与第二图案轨道PT2对应的第二组传感元件SEN1'-SEN20'配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第二图案轨道PT2的邻近调制元件提供的第二轨道变化磁通量上的局部效应做出响应。在该实施例中，在与第一和第二图案轨道PT1和PT2对应的第一组和第二组传感元件SEN1-SEN20和SEN1'-SEN20'每一个中，邻近环路元件通过PCB的各种层上的导体配置连接，所述导体根据已知方法通过引线连接，使得它们具有相反的绕组极性(winding polarity)。即，如果第一环路对具有正极性检测器信号贡献的变化磁场做出响应，则邻近环路对负极性检测器信号贡献做出响应。在该具体实施例中，传感元件串联连接，使得它们的检测器信号或信号贡献相加，且“相加”的检测器信号在检测器信号输出连接部SDS1-SDS8处输出到信号处理结构(未示出)，所述检测器信号输出连接部SDS1-SDS8来自与第一和第二图案轨道PT1和PT2对应的第一组和第二组传感元件SEN1-SEN20和SEN1'-SEN20'。信号处理结构(例如图1的信号处理结构166，或要在下文描述的图6的信号处理结构766等)操作地连接到检测器部分167，该信号处理结构配置为向第一轨道磁场产生线圈部分FGC1和第二轨道磁场产生线圈部分FGC2提供线圈驱动信号，且基于(经由连接部SDS1-SDS8)从检测器部分167而来的检测器信号输入来确定检测器部分167和标尺170之间的相对位置。
应理解，本文所述的传感元件的构造仅是示例性的，且不是限制性的。作为一个例子，在一些实施例中，各传感元件环路可以向相应信号处理结构输出独立信号，例如转让给本申请人的美国专利申请公开No.2018/003524中公开的，该文献通过引用全部合并于本文。更通常地，在各种实施例中，各种已知传感元件构造可以用于与本文公开和要求保护的原理组合，用于与各种已知标尺图案和信号处理方案组合。
如上所述，在第一图案轨道PT1中，信号调制元件SME沿测量轴线方向MA按波长λ1周期性布置，且在第二图案轨道PT2中，信号调制元件SME沿测量轴线方向MA按波长λ2周期性布置。如图2所示，与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN1-SEN20经由连接线连接到信号处理结构，该连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的跨越段(crossover segment)。与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN1-SEN20包括经由第一空间连接线连接到信号处理结构的第一空间相位子组传感元件SEN1-SEN10和经由第二空间连接线连接到信号处理结构的第二空间相位子组传感元件SEN11-SEN20。第一空间连接线包括至少两个连接线CON1A和CON1B，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应第一空间相位跨越段CRS1；且第二空间相位连接线包括至少两个连接线CON2A和CON2B，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应第二空间相位跨越段CRS2。第一对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1A和CON2A)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)，且第二对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1B和CON2B)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)。
在各种实施方式中，信号处理部分可以配置为确定通过第一空间相位子组传感元件SEN1-SEN10提供的信号和通过第二空间相位子组传感元件SEN11-SEN20提供的信号之间的差，以便减去在第一对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2之间以及在第二对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2之间耦合的任何共模信号。
在各种实施方式中，形成传感元件SEN的至少大多数相应导电接收器环路沿垂直于测量轴线方向MA且跨过相应内部区域INT的方向具有额定传感元件宽度尺寸NSEWD，如图2所示。在各种实施方式中，传感元件SEN的额定传感元件宽度尺寸NSEWD可以大于沿垂直于测量轴线方向MA的方向跨过相应内部区域INT的尺寸(如随后描述的图5B所示)，且至少大多数传感元件SEN可以与相应磁场产生线圈部分FGC重叠，也如随后的图5B所示。
如图2所示，在各种实施方式中，延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应跨越段CRS1和CRS2是垂直于测量轴线方向MA取向的直线段。
将具有波长λ1的第一图案轨道的接收器线路的空间相位对(特别是它们的延伸经过或重叠于具有不同波长λ2的第二图案轨道的跨越段)定位在按λ2整数倍(＝N×λ2)的距离间隔开的位置处，能实现具有不同波长的不同图案轨道之间信号的交叉耦合的显著减小，由此改善编码器换能器的总体性能。
如上针对图1所述的，在各种实施方式中，检测器部分167可以被包括在各种类型的测量仪器中(例如卡尺、微米计、仪表、线性标尺等)。例如，检测器部分167可以固定到游标构件，且标尺图案180可以固定到具有与x轴线方向重合的测量轴线的梁构件。在这种构造中，游标构件可以可动地安装在梁构件上且在沿x轴线方向和y轴线方向延伸的平面中沿测量轴线方向MA可动，z轴线方向正交于该平面。
图3是显示了如图1所示的电子位置编码器中的信号调制标尺图案180和可用作检测器部分167的检测器部分267等的第二示例性实施方式的平面示意图。检测器部分267具有特性和组成部件类似于图2的检测器部分167且可以理解为类似地操作(除非下文另有说明)，且配置为执行本文公开的各种设计原理。图3中的检测器部分267和标尺图案180的放大截面在图3中示出。
类似于图2的实施例，图3示出的实施例包括与第一轨道磁场产生线圈部分FGC1对应的具有波长λ1的第一图案轨道PT1和与第二轨道磁场产生线圈部分FGC2对应的具有波长λ2的第二图案轨道PT2，其中第一对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1A和CON2A)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)，且第二对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1B和CON2B)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)。图3的检测器部分267另外包括第三图案轨道PT3，该第三图案轨道沿测量轴线方向MA布置且包括信号调制元件SME，该信号调制元件SME布置为提供空间变化特征，该空间变化特征按沿测量轴线方向MA的位置的周期性函数改变。如所示的，第一图案轨道PT1布置(插置)在第二图案轨道PT2和第三图案轨道PT3之间。
检测器部分267配置为安装在第一图案轨道PT1、第二图案轨道PT2和第三图案轨道PT3附近，且沿测量轴线方向相对于第一图案轨道PT1、第二图案轨道PT2和第三图案轨道PT3运动。磁场产生线圈结构另外包括第三轨道磁场产生线圈部分FGC3，其通过至少部分地围绕来限定与第三图案轨道PT3对准的第三内部区域INT3，且其响应于供应到第三轨道磁场产生线圈部分FGC3的线圈驱动信号在第三内部区域INT3中产生第三轨道变化磁通量。多个传感元件SEN另外包括配置为提供检测器信号(在检测器信号输出连接部SDS9-SDS12处输出)的第三组传感元件，所述检测器信号对通过第三图案轨道PT3的邻近信号调制元件SME提供的第三轨道变化磁通量的局部效应做出响应。第三图案轨道PT3包括沿测量轴线方向MA按波长λ3周期性布置的信号调制元件SME，且第三组传感元件经由连接线连接到信号处理结构(未示出)，所述连接线联接到检测器信号输出连接部SDS9-SDS12。第三图案轨道PT3的波长λ3可以与第一图案轨道PT1的波长λ1相同或不同。在这种实施方式中，可以减小摆偏误差(yaw errors)。第三图案轨道PT3的波长λ3可以与第二图案轨道PT2的波长λ2相同或不同。
图4是显示了可用在如图1所示的电子位置编码器中的兼容标尺图案180和检测器部分367等的第三示例性实施方式的平面示意图。检测器部分367具有的特性和组成部件类似于图2-3的检测器部分167和267，且可以理解为类似地操作(除非下文另有说明)，且配置为执行本文公开的各种设计原理。图4中的检测器部分367和标尺图案180的放大截面显示在图4中。如前所述，应理解，各种元件可以位于在沿z轴线方向的不同平面处定位的不同制造层上，按照需要用于提供各种操作间隙和/或绝缘层。
如前述实施例那样，图4所示的实施例包括与第一轨道磁场产生线圈部分FGC1对应的具有波长λ1的第一图案轨道PT1和与第二轨道磁场产生线圈部分FGC2对应的具有波长λ2的第二图案轨道PT2。如前述实施例那样，与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件经由连接线连接到信号处理结构，所述连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的跨越段。与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件包括经由第一空间连接线连接到信号处理结构的第一空间相位子组传感元件和经由第二空间连接线连接到信号处理结构的第二空间相位子组传感元件。第一空间连接线包括至少两个连接线CON1A和CON1B，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应第一空间相位跨越段CRS1；且第二空间相位连接线包括至少两个连接线CON2A和CON2B，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应第二空间相位跨越段CRS2。第一对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1A和CON2A)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)，且第二对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1B和CON2B)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)。
但是，不同于如上所述的检测器部分167和267，在检测器部分367中，与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN另外包括经由第三连接线CON3A和CON3B连接到信号处理结构的第三空间相位子组传感元件。第三连接线CON3A和CON3B包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应跨越段CRS3。第一对第二和第三空间相位跨越段CRS2和CRS3(对应CON2A和CON3A)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)，且第二对第二和第三空间相位跨越段CRS2和CRS3(对应CON2B和CON3B)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)。
由此，在该实施例中，第一空间相位连接线CON1A和CON1B、第二空间相位连接线CON2A和CON2B、和第三空间相位连接线CON3A和CON3B定位在按第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍的距离间隔开的位置处。这种构造例如可以在三相(三通道)编码器中应用，其中第一空间相位连接线CON1A和CON1B对应于0°相位接收器线，第二空间相位连接线CON2A和CON2B对应于120°相位接收器线，且第三空间相位连接线CON3A和CON3B对应于240°相位接收器线。应理解，在图4中，第一空间相位连接线CON1A和CON1B可以理解为叠置在PCB的不同层上，而图2和3所示的第一空间相位连接线CON1A和CON1B显示为彼此邻近。类似地，第二连接线CON2A和CON2B在图4中显示为叠置，且第三空间相位连接线CON3A和CON3B也是如此。
图5A、5B和5C是显示了可用在如图1的电子位置编码器中的兼容标尺图案180和检测器部分467等的第四示例性实施方式的平面示意图。检测器部分467具有的特性和组成部件类似于图2-4的检测器部分167、267和367，且可以理解为类似地操作(除非下文另有说明)，且配置为执行本文公开的各种设计原理。应理解，各种元件可以位于在沿z轴线方向的不同平面处定位的不同制造层上，按照需要用于提供各种操作间隙和/或绝缘层。
如前述实施例那样，图5A所示的实施例包括与第一轨道磁场产生线圈部分FGC1对应的具有波长λ1的第一图案轨道PT1和与第二轨道磁场产生线圈部分FGC2对应的具有波长λ2的第二图案轨道PT2。也如前述实施例那样，与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN1-SEN24经由连接线连接到信号处理结构，所述连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的跨越段。与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN1-SEN24包括经由第一空间连接线连接到信号处理结构的第一空间相位子组传感元件SEN1-SEN12和经由第二空间连接线连接到信号处理结构的第二空间相位子组传感元件SEN13-SEN24。第一空间连接线包括至少两个连接线CON1A和CON1B，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应第一空间相位跨越段CRS1；且第二空间相位连接线包括至少两个连接线CON2A和CON2B，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应第二空间相位跨越段CRS2。第一对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1A和CON2A)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)，且第二对第一和第二空间相位跨越段CRS1和CRS2(对应CON1B和CON2B)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)。
检测器部分467另外包括第三图案轨道PT3，该第三图案轨道沿测量轴线方向MA布置且包括信号调制元件SME，该信号调制元件SME布置为提供空间变化特征，该空间变化特征按沿测量轴线方向的位置的周期性函数改变。第一图案轨道PT1布置在第二图案轨道PT2和第三图案轨道PT3之间。在各种示例性实施例中，第三图案轨道PT3的信号调制元件SME按波长λ2周期性布置，该波长λ2是与第二图案轨道PT2相同的波长λ2。
磁场产生线圈结构另外包括第三轨道磁场产生线圈部分FGC3，其通过至少部分地围绕来限定与第三图案轨道PT3对准的第三内部区域INT3，且其响应于供应到第三轨道磁场产生线圈部分FGC3的线圈驱动信号在第三内部区域INT3中产生第三轨道变化磁通量。
检测器部分467还包括配置为提供检测器信号的第三组传感元件SEN1-SEN20，该检测器信号对通过第三图案轨道PT3的邻近信号调制元件SME提供的第三轨道变化磁通量的局部效应做出响应。第三组传感元件SEN1-SEN20经由空间相位连接线CON1A’、CON1B’、CON2A’和CON2B’连接到与第二图案轨道PT2对应的第二组传感元件SEN，所述空间相位连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道PT1的跨越段CRS3和CRS4。空间相位连接线CON1A’、CON1B’、CON2A’和CON2B’的那些相应跨越段CRS3和CRS4沿测量轴线方向MA定位在间隔开一距离的位置处，该距离为第一图案轨道PT1的波长λ1的整数倍(＝N×λ1，其中N为整数)。
具体地，与第三图案轨道PT3对应的第三组传感元件SEN包括第一空间相位子组传感元件SEN1-10，该第一空间相位子组传感元件经由第三空间相位连接线连接到与第二图案轨道PT2对应的第二组传感元件SEN，该第三空间相位连接线包括至少两个连接线CON1A’和CON1B’，该至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道PT1的相应跨越段CRS3。第三组传感元件SEN还包括第二空间相位子组传感元件SEN11-20，该第二空间相位子组传感元件经由第四空间相位连接线连接到与第二图案轨道PT2对应的第二组传感元件SEN，该第四空间相位连接线包括至少两个连接线CON2A’和CON2B’，该至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道PT1的相应跨越段CRS4。第一对第一和第二空间相位跨越段CRS1’和CRS2’(对应CON1A’和CON2A’)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第一图案轨道PT1的波长λ1的整数倍(＝N×λ1，其中N为整数)，且第二对第一和第二空间相位跨越段CRS1’和CRS2’(对应CON1B’和CON2B’)在相应位置处沿测量轴线方向间隔开，所述相应位置分开的距离为第一图案轨道PT1的波长λ1的整数倍(＝N×λ1，其中N为整数)。
在示出的实施例中，与第三图案轨道PT3对应的第三组传感元件SEN的第一空间相位子组SEN1-10(与第二图案轨道PT2对应的第二组传感元件SEN与之连接(经由CON1A’和CON1B’))经由检测器信号输出连接部SDS5和SDS6连接到信号处理结构，且与第三图案轨道PT3对应的第三组传感元件SEN的第二空间相位子组SEN11-20(与第二图案轨道PT2对应的第二组传感元件SEN与之连接(经由CON2A’和CON2B’))经由检测器信号输出连接部SDS7和SDS8连接到信号处理结构。
这种检测器部分467配置为安装在第一图案轨道PT1、第二图案轨道PT2和第三图案轨道PT3附近，且沿测量轴线方向MA相对于第一图案轨道PT1、第二图案轨道PT2和第三图案轨道PT3运动。
在一些实施方式中，如图5A所述的编码器可以配置为正交编码器。具体地，与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN可以另外包括经由连接线连接到信号处理结构的第三空间相位子组传感元件SEN(未示出)，该连接线至少包括第三对连接线CON3A和CON3B，该第三对连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应跨越段CRS3，且这些相应跨越段CRS3在按一距离间分开的相应位置处沿测量轴线方向定位在间隔开的位置，该距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)。另外地，与第一图案轨道PT1对应的第一组传感元件SEN可以另外包括经由连接线连接到信号处理结构的第四空间相位子组传感元件SEN(未示出)，该连接线至少包括第四对连接线CON4A和CON4B，该第四对连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道PT2的相应跨越段CRS4，且这些相应跨越段CRS4在按一距离分开的相应位置处沿测量轴线方向定位在间隔开的位置，该距离为第二图案轨道PT2的波长λ2的整数倍(＝N×λ2，其中N为整数)。
例如，第一空间相位连接线CON1A和CON1B可以对应于0°，第二空间相位连接线CON2A和CON2B可以对应于180°相位接收器线，第三空间相位连接线CON3A和CON3B可以对应于90°相位接收器线，且第四空间相位连接线CON4A和CON4B可以对应于正交编码器的270°相位接收器线。与第二图案轨道PT2对应的第二组传感元件SEN可以另外包括以与第一组传感元件类似的方式布置的第三空间相位子组传感元件SEN和第四空间相位子组传感元件SEN。
如图5A所示，在各种实施方式中，第一图案轨道PT1可以包括两个子轨道PT1A和PT1B，每一个子轨道包括信号调制元件SME，所述信号调制元件SME布置为提供按沿测量轴线方向MA的位置的周期性函数改变的空间变化特征。在各种实施方式中，两个子轨道PT1A和PT1B的信号调制元件SME按波长λ1周期性布置，且在进一步各种实施方式中，相同信号调制元件SME用于形成两个子轨道PT1A和PT1B。所示出实施例中的两个子轨道PT1A和PT1B相对于彼此偏开，偏开量为沿测量轴线方向MA约1/2×λ1的额定标尺轨道偏差OFF。
第一轨道磁场产生线圈部分FGC1包括两个子线圈FGC1A和FGC1B，其每一个通过至少部分地围绕来限定与对应子轨道PT1A或PT1B对准的子内部区域INT1A或INT1B，且其每一个响应于线圈驱动信号在子内部区域中产生子轨道变化磁通量。
第一组传感元件SEN包括两个子组，每一个子组配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过子轨道PT1A或PT1B的邻近信号调制元件提供的子轨道变化磁通量上的局部效应做出响应。
图5B示出了两个子线圈FGC1A和FGC1B的一个构造，每一个子线圈对应于传感元件SEN1-SEN24的子组，其可以用于布置在均具有波长λ1的两个子轨道PT1A和PT1B中的信号调制元件SME。图5B所示的构造可以用于形成第一图案轨道PT1和图5A的检测器部分467的相应部分。该构造的放大截面显示于图5B的下部部分。具体地，第一图案轨道PT1包括两个子轨道PT1A和PT1B，其每一个包括按波长λ1周期性布置的信号调制元件SME。在各种实施例中，相同SME可以用于形成两个子轨道PT1A和PT1B每一个。第一图案轨道PT1的两个子轨道PT1A和PT1B相对于彼此偏开，偏开量为沿测量轴线方向MA约1/2×λ1的额定标尺轨道偏差OFF。第一轨道磁场产生线圈部分FGC1包括两个子线圈FGC1A和FGC1B，其每一个通过至少部分地围绕来限定与对应子轨道PT1A或PT1B对准的子内部区域INT1A或INT1B，且其每一个响应于线圈驱动信号在子内部区域INT1A或INT1B中产生子轨道变化磁通量。在示出的实施例中，两个子线圈FGC1A和FGC1B分别包括第一和第二连接部分CP1和CP2，所述第一和第二连接部分将来自信号处理结构(例如图1的信号处理结构166或图6的信号处理结构766等)的线圈驱动信号分别连接到两个子线圈FGC1B和FGC1A。第一和第二连接部分CP1和CP2可以通过印刷电路板引线等连接到信号处理结构。第一组传感元件SEN1-SEN24沿x轴线方向(例如对应于测量轴线方向MA)布置且固定在基板(例如图1的PCB 162)上。第一组传感元件SEN1-SEN24包括两个子组SEN-A和SEN-B(见图5B的下部部分中的放大截面)，其每一个配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过对应子轨道PT1A或PT1B的邻近信号调制元件提供的子轨道变化磁通量上的局部效应做出响应。在图5B的例子中，每一个传感元件SEN(其是两个子组传感元件SEN的组合)具有沿y轴线方向的额定传感元件宽度尺寸NSEWD，其至少跨过具有总内部区域宽度OIAWD的相应内部区域INT1(其是图5B中的两个子内部区域INT1A和INT1B的组合)。
在各种实施方式中，如图5B所示(和要在下文描述的图5C中)，配置为提供第一传感环路极性(例如对第一极性的变化磁通量做出响应，以沿第一方向产生电流)的导电接收器环路(SEN)沿x轴线方向与导电接收器环路(SEN)交错，该导电接收器环路配置为提供与第一传感环路极性相反的第二传感环路极性(例如其对与第一极性相反的变化磁通量做出响应，以沿相同方向产生电流)。信号处理结构可以操作地连接到检测器部分，以根据已知方法基于从检测器部分的所示传感元件SEN输入(和根据已知原理从设置在其他空间相位位置的其他未示出传感元件SEN输入)的检测器信号来提供线圈驱动信号并确定检测器部分和标尺图案之间的相对位置。
如图5B中的电流箭头所示，两个子线圈FGC1A和FGC1B配置为分别在两个子内部区域INT1A和INT1B中分别产生具有第一极性的子轨道变化磁通量和具有与第一极性相反的第二极性的子轨道变化磁通量。形成第一组传感元件SEN1-SEN24的至少大多数导电接收器环路每一个沿垂直于测量轴线方向MA的方向跨过两个子内部区域INT1A和INT1B且在两个子内部区域INT1A和INT1B中提供相同传感环路极性。
因为第一子内部区域INT1A中所产生的磁通量极性与第二子内部区域INT1B中所产生的磁通量极性相反，所以这与在第一和第二子轨道PT1A和PT1B中具有约λ1/2的标尺轨道偏差OFF的信号调制元件SME相互作用，以在每一个传感元件SEN中产生强化信号贡献。如此，图5B的构造提供额外的优点，其与提供比之前所述实施方式更鲁棒的信号准确性和或信号强度有关。
图5C是两个子线圈FGC1A和FGC1B的另一构造的平面图，每一个子线圈对应于子组传感元件SEN1-SEN24，其可以用于在均具有波长λ1的两个子轨道PT1A和PT1B中布置的信号调制元件SME。如图5B所示的构造那样，图5C所示的构造可以用于形成图5A的检测器部分467的对应部分和第一图案轨道PT1。该构造具有与以上图5B所示的构造类似的特性和组成部件且可以理解我类似地操作(除非下文另有说明)。
具体地，如图5C的电流箭头所示，两个子线圈FGC1A和FGC1B配置为分别在两个子内部区域INT1A和INT1B分别产生具有第一极性的子轨道变化磁通量和具有与第一极性相同的第二极性的子轨道变化磁通量。与来自图5B的这种差异有关，在图5C中形成SEN的导体接收器环路每一个包括其导电迹线的交叉或扭绞，以在第一子内部区域INT1A和第二子内部区域INT1B中提供相反的传感环路极性。具体地，形成第一组传感元件SEN的至少大多数导电接收器环路每一个沿垂直于测量轴线方向MA的方向跨过两个子内部区域INT1A和INT1B，以具有额定传感元件宽度尺寸NSEWD，且包括其导电迹线的交叉或扭绞，以分别在两个子内部区域INT1A和INT1B中提供相反传感环路极性。在各种实施方式中，对于形成第一组传感元件SEN的至少大多数导电接收器环路，其导电迹线的交叉或扭绞位于两个子内部区域INT1A和INT1B之间的“非活性”中央区域中或上方，以避免形成不期望的信号干扰。
如图5C所示，传感元件SEN的导电接收器环路配置为具有沿x轴线方向交错的相反传感环路极性(例如通过一个示例性传感环路导体图和图5C下部部分中的放大截面所示的相关电流箭头示意性地示出的)。
根据如上的描述，因为第一子内部区域INT1A中的所产生的磁通量极性与第二子内部区域INT1B中的所产生的磁通量极性相同，所以其与在第一和第二子轨道PT1A和PT1B中的具有约λ1/2的标尺轨道偏差OFF的信号调制元件SME相互作用，以在每一个“扭绞”的传感元件SEN中产生强化信号贡献。
用在磁场产生极性和传感元件极性的组合中的两个轨道标尺图案(类似于参考图5B和5C如上所述的)可以有助于降低或消除某些信号偏差分量，否则其会在单轨道标尺图案构造中出现，如在’958专利(其在之前通过引用并入本文)中指出但没有给出详细的制造或布局考虑。
图6是显示了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方块图。应理解，图6的某些编号的部件7XX可以与图1的类似编号的部件对应和/或具有相似操作，除非在下文另有描述。电子位置编码器710包括标尺770和检测器部分767(它们一起形成换能器)和信号处理结构766。在各种实施方式中，检测器部分767可以包括针对图2-5C如上所述的任何构造，或其他构造。测量系统700还包括用户界面特征，例如显示器738和用户可操作的开关734和736，且可以另外包括电源765。在各种实施方式中，也可以包括外部数据接口732。所有这些元件联接到信号处理结构766(或信号处理和控制电路)，其可以实施为信号处理器。信号处理结构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的传感元件相对于标尺770的位置。
在各种实施方式中，图6的信号处理结构766(和/或图1的信号处理结构166)可以包括或具有执行软件的一个或多个处理器，以执行本文所述的功能。处理器包括可编程的通常目的或特殊目的微处理器，可编程控制器，专用集成电路(ASIC)，可编程逻辑装置(PLD)等，或这种装置的组合。软件可以存储在存储器中，例如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器等，或这种部件的组合。软件也可以存储在一个或多个存储装置中，例如用于存储数据的基于光的盘片、闪速存储器装置、或任何其他类型的非易失存储介质。软件可以包括一个或多个程序模块，其包括例行程序、程序、目标、组件、数据结构等，其执行特定任务或执行特定抽象数据类型。在分布计算环境中，程序模块的功能可以跨经多个计算系统或装置组合或分布并经由服务号(service call)以有线或无线配置访问。
尽管已经显示和描述了本发明的优选实施方式，基于本发明，本领域技术人员可以理解特征的所示和所述布置和操作顺序的许多变化。各种替换形式可以用于执行本文公开的原理。
作为一个例子，应理解，在各种实施方式中，信号调制元件SME可以包括环路元件或板元件，或材料性质变化。作为另一例子，应理解，本文公开的各种特征和原理可以应用于旋转位置编码器，其中圆形测量轴线方向和径向方向类似于如上所述的x轴线方向和y轴线方向。
如上所述的各种实施方式和特征可组合以提供进一步的实施方式。所有在本说明书中引用的美国专利和美国专利申请通过引用全部并入本文。如果必要，实施方式的一些方面可改变，以采用各种专利和申请的原理，以提供进一步实施方式。
可根据上述详细描述对实施方式做出这些和其他改变。通常，在权利要求中，所使用的术语不应理解为是将权利要求限制为说明书和权利要求中公开的具体实施方式，而是应该立即为包括权利要求所涵盖的所有可能实施方式以及等效形式的全部范围。

Claims (12)

1.一种电子位置编码器，能用于沿测量轴线方向测量两个元件之间的相对位置，该电子位置编码器包括：
标尺，沿测量轴线方向延伸且包括信号调制标尺图案，该信号调制标尺图案至少包括沿测量轴线方向布置的第一图案轨道和第二图案轨道，每一个图案轨道包括信号调制元件，该信号调制元件布置为提供空间变化特征，该空间变化特征作为沿测量轴线方向的位置的周期性函数改变；
检测器部分，配置为安装在第一图案轨道和第二图案轨道附近并相对于第一图案轨道和第二图案轨道沿测量轴线方向运动，检测器部分包括多层印刷电路板，其包括：
磁场产生线圈结构，固定在多层印刷电路板上，包括：
第一轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第一图案轨道对准的第一内部区域且其响应于线圈驱动信号在第一内部区域中产生第一轨道变化磁通量，和
第二轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第二图案轨道对准的第二内部区域且其响应于线圈驱动信号在第二内部区域中产生第二轨道变化磁通量，和
多个传感元件，包括沿测量轴线方向布置的相应导电接收器环路且被固定在多层印刷电路板上并与第一和第二内部区域对准，其中多个传感元件包括：
第一组传感元件，配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第一图案轨道的邻近信号调制元件提供的第一轨道变化磁通量上的局部效应做出响应，和
第二组传感元件，配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过第二图案轨道的邻近信号调制元件提供的第二轨道变化磁通量上的局部效应做出响应，和
信号处理结构，其操作地连接到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标尺之间的相对位置，
其中:
第一图案轨道包括沿测量轴线方向按波长λ1周期性布置的信号调制元件；
第二图案轨道包括沿测量轴线方向按波长λ2周期性布置的信号调制元件；
第一组传感元件经由连接线连接到信号处理结构，该连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的跨越段；
第一组传感元件包括经由第一空间相位连接线连接到信号处理结构的第一空间相位子组传感元件和经由第二空间相位连接线连接到信号处理结构的第二空间相位子组传感元件；和
第一空间相位连接线包括至少两个连接线，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应第一空间相位跨越段；且第二空间相位连接线包括至少两个连接线，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应第二空间相位跨越段，且第一对第一和第二空间相位跨越段在按一距离分开的相应位置处沿测量轴线方向间隔开，该距离为N×λ2，其中N为整数，且第二对第一和第二空间相位跨越段在按一距离分开的相应位置处沿测量轴线方向间隔开，该距离为N×λ2，其中N为整数。
2.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中：
第一轨道磁场产生线圈部分和第二轨道磁场产生线圈部分是限定第一内部区域和第二内部区域两者的那部分单个环路。
3.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中：
标尺另外包括第三图案轨道，该第三图案轨道沿测量轴线方向布置且包括信号调制元件，该信号调制元件布置为提供空间变化特征，该空间变化特征按沿测量轴线方向的位置的周期性函数改变，其中第一图案轨道布置在第二图案轨道和第三图案轨道之间；
检测器部分配置为安装在第一图案轨道、第二图案轨道和第三图案轨道附近，且相对于第一图案轨道、第二图案轨道和第三图案轨道沿测量轴线方向运动；
磁场产生线圈结构另外包括第三轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第三图案轨道对准的第三内部区域且其响应于线圈驱动信号在第三内部区域中产生第三轨道变化磁通量；
多个传感元件沿测量轴线方向布置且与第一、第二和第三内部区域对准，其中多个传感元件另外包括配置为提供检测器信号的第三组传感元件，该检测器信号对通过第三图案轨道的邻近信号调制元件提供的第三轨道变化磁通量的局部效应做出响应；
第三图案轨道包括沿测量轴线方向按波长λ3周期性布置的信号调制元件；和
第三组传感元件经由连接线连接到信号处理结构。
4.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中：
标尺另外包括第三图案轨道，该第三图案轨道沿测量轴线方向布置且包括信号调制元件，该信号调制元件布置为提供空间变化特征，该空间变化特征按沿测量轴线方向的位置的周期性函数改变，其中第一图案轨道布置在第二图案轨道和第三图案轨道之间；
检测器部分配置为安装在第一图案轨道、第二图案轨道和第三图案轨道附近，且相对于第一图案轨道、第二图案轨道和第三图案轨道沿测量轴线方向运动；
磁场产生线圈结构另外包括第三轨道磁场产生线圈部分，其通过至少部分地围绕来限定与第三图案轨道对准的第三内部区域且其响应于线圈驱动信号在第三内部区域中产生第三轨道变化磁通量；
多个传感元件沿测量轴线方向布置且与第一、第二和第三内部区域对准，其中多个传感元件另外包括提供检测器信号的第三组传感元件，该检测器信号对通过第三图案轨道的邻近信号调制元件提供的第三轨道变化磁通量的局部效应做出响应；
第三图案轨道包括沿测量轴线方向按波长λ2周期性布置的信号调制元件；
第三组传感元件经由连接线连接到第二组传感元件，该连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道的跨越段；
第三组传感元件包括经由第三空间相位连接线连接到第二组传感元件的第一空间相位子组传感元件和经由第四空间相位连接线连接到第二组传感元件的第二空间相位子组传感元件；和
第三空间相位连接线包括至少两个连接线，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道的相应第一空间相位跨越段；且第四空间相位连接线包括至少两个连接线，所述至少两个连接线包括延伸经过或重叠于第一图案轨道的相应第二空间相位跨越段，且第一对第一和第二空间相位跨越段在按一距离分开的相应位置处沿测量轴线方向间隔开，该距离为N×λ1，其中N为整数；且第二对第一和第二空间相位跨越段在按一距离分开的相应位置处沿测量轴线方向间隔开，该距离为N×λ1，其中N为整数。
5.如权利要求4所述的电子位置编码器，其中：
第一图案轨道包括两个子轨道，所述两个子轨道每一个包括布置为提供空间变化特征的信号调制元件，该空间变化特征按沿测量轴线方向的位置的周期性函数改变；
第一图案轨道的两个子轨道沿测量轴线方向按约1/2×λ1的额定标尺轨道偏差偏开；
第一轨道磁场产生线圈部分包括两个子线圈，其每一个通过至少部分地围绕来限定与对应子轨道对准的子内部区域且其每一个响应于线圈驱动信号在子内部区域中产生子轨道变化磁通量；和
第一组传感元件包括两个子组，每一个子组配置为提供检测器信号，该检测器信号对通过子轨道的邻近信号调制元件提供的子轨道变化磁通量上的局部效应做出响应。
6.如权利要求5所述的电子位置编码器，其中：
两个子线圈配置为分别在两个子内部区域中分别产生具有第一极性的子轨道变化磁通量和具有与第一极性相反的第二极性的子轨道变化磁通量；和
形成第一组传感元件的至少大多数导电接收器环路每一个沿垂直于测量轴线方向的方向跨过两个子内部区域且在两个子内部区域中提供相同传感环路极性。
7.如权利要求5所述的电子位置编码器，其中：
两个子线圈配置为分别在两个子内部区域中分别产生具有第一极性的子轨道变化磁通量和具有与第一极性相同的第二极性的子轨道变化磁通量；和
形成第一组传感元件的至少大多数导电接收器环路每一个沿垂直于测量轴线方向的方向跨过两个子内部区域且包括其导电迹线的交叉或扭绞，以分别在两个子内部区域中提供相反的传感环路极性。
8.如权利要求7所述的电子位置编码器，其中对于形成第一组传感元件的至少大多数导电接收器环路，其导电迹线的交叉或扭绞位于两个子内部区域之间的一区域中。
9.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中第一轨道磁场产生线圈部分和第二轨道磁场产生线圈部分每一个分别包括至少部分地围绕第一内部区域和第二内部区域的单匝。
10.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中：
至少大多数相应导电接收器环路具有沿与测量轴线方向垂直的方向且跨过对应内部区域的额定传感元件宽度尺寸。
11.如权利要求10所述的电子位置编码器，其中：
额定传感元件宽度尺寸大于沿与测量轴线方向垂直的方向经过对应内部区域的尺寸；和
至少大多数导电接收器环路与相应磁场产生线圈部分重叠。
12.如权利要求1所述的电子位置编码器，其中延伸经过或重叠于第二图案轨道的相应跨越段是垂直于测量轴线方向取向的直线段。
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