CN113008119B - 一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺和动尺，动尺包括动尺基体和感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ、反射电极，感应电极Ⅰ、Ⅱ为三测头的结构形式；定尺包括定尺基体和激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ、接收电极，激励电极Ⅰ的A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线组成双绞线、B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线组成双绞线，激励电极Ⅱ的A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线组成双绞线、B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线组成双绞线；双绞线的结构形式能减小干扰信号对测量精度的影响；三测头的结构形式，能增大耦合电容值，从而提高信噪比，并且对其输出信号进行数据融合，还可以有效地消除某些特定频率的谐波误差。

Description

一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器

技术领域

本发明属于精密直线位移测量领域，具体涉及一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器。

背景技术

直线位移传感器分为增量式和绝对式两种。与增量式相比，绝对式直线位移传感器具有开机无需复位，立刻获得绝对直线位移信息和无累计误差等优势，提高了工作效率和可靠性，因而逐渐成为直线位移传感器的发展趋势。

CN208140019U公开了一种基于交变电场的差极型绝对式时栅直线位移传感器，其利用相差一个对极的激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ与感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ耦合，能实现绝对直线位移的高精度测量。但是其存在如下问题：(1)感应信号是从感应电极Ⅰ、Ⅱ上输出，动尺基体上需要引信号输出线，有些场合不能使用，应用范围窄；(2)激励电极Ⅰ的A₁、B₁、C₁、D₁激励相的矩形极片Ⅰ采用中间引线的方式进行连接，激励电极Ⅱ的A₂、B₂、C₂、D₂激励相的矩形极片Ⅱ采用中间引线的方式进行连接，引线串扰较大，导致信号干扰较大。

CN109238119A公开了一种基于交变电场的绝对式时栅直线位移传感器，其利用激励电极与感应电极耦合，利用反射电极Ⅰ、Ⅱ与接收电极Ⅰ、Ⅱ的耦合，能实现绝对直线位移的高精度测量且动尺基体无需引信号输出线，应用范围更广，工业适应性更强，但是其仍然存在如下问题：(1)激励电极的A、B、C、D激励相的矩形极片采用中间引线的方式进行连接，引线串扰较大，导致信号干扰较大；(2)接收电极Ⅰ、Ⅱ都实时工作，实时输出信号，接收电极Ⅰ、Ⅱ之间存在相互干扰，限制了测量精度的进一步提高，绝对定位不容易。

发明内容

本发明的目的是提供一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，以进一步优化传感器结构，提高传感器的测量精度。

本发明所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺和动尺，定尺包括定尺基体和设置在定尺基体表面的激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ和接收电极，动尺包括动尺基体和设置在动尺基体表面的感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ和反射电极，设置有感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ、反射电极的动尺基体表面与设置有激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ、接收电极的定尺基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极Ⅰ与激励电极Ⅰ正对，感应电极Ⅱ与激励电极Ⅱ正对，反射电极与接收电极正对且与感应电极Ⅰ、Ⅱ相连；所述感应电极Ⅰ由一排大小相同的感应极片Ⅰ沿测量方向等间距排列组成，所述感应电极Ⅱ的起始端与感应电极Ⅰ的起始端对齐，感应电极Ⅱ由一排大小相同的感应极片Ⅱ沿测量方向等间距排列组成；所述激励电极Ⅰ由一排大小相同、极距为W₁的矩形极片Ⅰ沿测量方向等间距排列组成，第4n₁+1号矩形极片Ⅰ通过A₁相激励信号引线连成一组，组成A₁激励相，第4n₁+2号矩形极片Ⅰ通过B₁相激励信号引线连成一组，组成B₁激励相，第4n₁+3号矩形极片Ⅰ通过C₁相激励信号引线连成一组，组成C₁激励相，第4n₁+4号矩形极片Ⅰ通过D₁相激励信号引线连成一组，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；所述激励电极Ⅱ的起始端与激励电极Ⅰ的起始端对齐，激励电极Ⅱ沿测量方向的总量程与激励电极Ⅰ沿测量方向的总量程相等，激励电极Ⅱ由一排大小相同、极距为W₂的矩形极片Ⅱ沿测量方向等间距排列组成，第4n₂+1号矩形极片Ⅱ通过A₂相激励信号引线连成一组，组成A₂激励相，第4n₂+2号矩形极片Ⅱ通过B₂相激励信号引线连成一组，组成B₂激励相，第4n₂+3号矩形极片Ⅱ通过C₂相激励信号引线连成一组，组成C₂激励相，第4n₂+4号矩形极片Ⅱ通过D₂相激励信号引线连成一组，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，M₂与M₁互为质数。

所述A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的一侧，所述B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的另一侧；所述A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的一侧，所述B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的另一侧。

所述感应电极Ⅰ中的感应极片Ⅰ的极距为

第3n₃+1号感应极片Ⅰ连成一组，组成A₁感应组，第3n₃+2号感应极片Ⅰ连成一组，组成B₁感应组，第3n₃+3号感应极片Ⅰ连成一组，组成C₁感应组，n₃依次取0至M₃-1的所有整数，M₃表示感应电极Ⅰ的对极数。

所述感应电极Ⅱ中的感应极片Ⅱ的极距为

第3n₄+1号感应极片Ⅱ连成一组，组成A₂感应组，第3n₄+2号感应极片Ⅱ连成一组，组成B₂感应组，第3n₄+3号感应极片Ⅱ连成一组，组成C₂感应组，n₄依次取0至M₄-1的所有整数，M₄表示感应电极Ⅱ的对极数。

工作时，动尺相对定尺平行移动，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，接收电极上输出第一组相位相差120°的同频等幅的第一、第二、第三行波信号，第一、第二、第三行波信号经硬件电路处理成第一组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第一路位移信号U_o1，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，接收电极上输出第二组相位相差120°的同频等幅的第四、第五、第六行波信号，第四、第五、第六行波信号经硬件电路处理成第二组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第二路位移信号U_o2，对U_o2进行处理得到精测直线位移值；对U_o2与U_o1进行对极定位处理，得到粗测对极位置值，将精测直线位移值与粗测对极位置值相结合得到绝对直线位移值。上述测量过程中，激励电极Ⅱ工作时激励电极Ⅰ不工作，激励电极Ⅰ工作时激励电极Ⅱ不工作，采用分时工作的方式进行绝对测量，消除了实时工作时之间的相互干扰，测量精度更高，实现绝对定位更容易。

优选的，所述感应电极Ⅰ中的感应极片Ⅰ的形状为

区间或者

区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为

的直线段围成的封闭图形Ⅰ(即斜余弦形Ⅰ)，其中，该余弦曲线的周期T₁＝4W₁；所述感应电极Ⅱ中的感应极片Ⅱ的形状为

区间或者

区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为

的直线段围成的封闭图形Ⅱ(即斜余弦形Ⅱ)，其中，该余弦曲线的周期T₂＝4W₂。斜余弦形Ⅰ、斜余弦形Ⅱ可以实现对电场强度变化的正弦调控，抑制电场中的谐波成分，避免了电场的边缘效应和寄生电容的影响，能进一步提高测量精度。

优选的，所述第4n₁+1号矩形极片Ⅰ的前端部设有第一A₁相过孔、前侧设有第二C₁相过孔，第4n₁+3号矩形极片Ⅰ的前端部设有第一C₁相过孔、前侧设有第二A₁相过孔，M₁个第一A₁相过孔与M₁个第一C₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的前端边沿平行的同一直线上，M₁个第二A₁相过孔与M₁个第二C₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的前端边沿平行的同一直线上，相邻的第一A₁相过孔与第二A₁相过孔通过所述A₁相激励信号引线相连，使第4n₁+1号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述A₁激励相，相邻的第一C₁相过孔与第二C₁相过孔通过所述C₁相激励信号引线相连，使第4n₁+3号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述C₁激励相；所述第4n₁+2号矩形极片Ⅰ的后端部设有第一B₁相过孔、后侧设有第二D₁相过孔，第4n₁+4号矩形极片Ⅰ的后端部设有第一D₁相过孔、后侧设有第二B₁相过孔，M₁个第一B₁相过孔与M₁个第一D₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的后端边沿平行的同一直线上，M₁个第二B₁相过孔与M₁个第二D₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的后端边沿平行的同一直线上，相邻的第一B₁相过孔与第二B₁相过孔通过所述B₁相激励信号引线相连，使第4n₁+2号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述B₁激励相，相邻的第一D₁相过孔与第二D₁相过孔通过所述D₁相激励信号引线相连，使第4n₁+4号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述D₁激励相。

所述第4n₂+1号矩形极片Ⅱ的前端部设有第一A₂相过孔、前侧设有第二C₂相过孔，第4n₂+3号矩形极片Ⅱ的前端部设有第一C₂相过孔、前侧设有第二A₂相过孔，M₂个第一A₂相过孔与M₂个第一C₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，M₂个第二A₂相过孔与M₂个第二C₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，相邻的第一A₂相过孔与第二A₂相过孔通过所述A₂相激励信号引线相连，使第4n₂+1号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述A₂激励相，相邻的第一C₂相过孔与第二C₂相过孔通过所述C₂相激励信号引线相连，使第4n₂+3号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述C₂激励相；所述第4n₂+2号矩形极片Ⅱ的后端部设有第一B₂相过孔、后侧设有第二D₂相过孔，第4n₂+4号矩形极片Ⅱ的后端部设有第一D₂相过孔、后侧设有第二B₂相过孔，M₂个第一B₂相过孔与M₂个第一D₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，M₂个第二B₂相过孔与M₂个第二D₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，相邻的第一B₂相过孔与第二B₂相过孔通过所述B₂激励信号引线相连，使第4n₂+2号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述B₂激励相，相邻的第一D₂相过孔与第二D₂相过孔通过所述D₂相激励信号引线相连，使第4n₂+4号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述D₂激励相。

优选的，所述设在第4n₁+1号矩形极片Ⅰ的前端部的第一A₁相过孔与设在第4n₁+1号矩形极片Ⅰ的前侧的第二C₁相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n₁+3号矩形极片Ⅰ的前端部的第一C₁相过孔与设在第4n₁+3号矩形极片Ⅰ的前侧的第二A₁相过孔在前后方向对齐；所述M₁个第一A₁相过孔的中心与M₁个第一C₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的前端边沿的距离为d₁，所述M₁个第二A₁相过孔的中心与M₁个第二C₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的前端边沿的距离为d₂，所述d₁＝d₂；第一A₁相过孔、第二C₁相过孔、第一C₁相过孔、第二A₁相过孔的这种设置方式，保证了A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线的对称性。所述设在第4n₁+2号矩形极片Ⅰ的后端部的第一B₁相过孔与设在第4n₁+2号矩形极片Ⅰ的后侧的第二D₁相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n₁+4号矩形极片Ⅰ的后端部的第一D₁相过孔与设在第4n₁+4号矩形极片Ⅰ的后侧的第二B₁相过孔在前后方向对齐；所述M₁个第一B₁相过孔的中心与M₁个第一D₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的后端边沿的距离为d₃，所述M₁个第二B₁相过孔的中心与M₁个第二D₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的后端边沿的距离为d₄，所述d₃＝d₄；第一B₁相过孔、第二D₁相过孔、第一D₁相过孔、第二B₁相过孔的这种设置方式，保证了B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线的对称性。

所述设在第4n₂+1号矩形极片Ⅱ的前端部的第一A₂相过孔与设在第4n₃+1号矩形极片Ⅱ的前侧的第二C₂相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n₂+3号矩形极片Ⅱ的前端部的第一C₂相过孔与设在第4n₂+3号矩形极片Ⅱ的前侧的第二A₂相过孔在前后方向对齐；所述M₂个第一A₂相过孔的中心与M₂个第一C₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为d₅，所述M₂个第二A₂相过孔的中心与M₂个第二C₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为d₆，所述d₅＝d₆；第一A₂相过孔、第二C₂相过孔、第一C₂相过孔、第二A₂相过孔的这种设置方式，保证了A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线的对称性。所述设在第4n₂+2号矩形极片Ⅱ的后端部的第一B₂相过孔与设在第4n₂+2号矩形极片Ⅱ的后侧的第二D₂相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n₂+4号矩形极片Ⅱ的后端部的第一D₂相过孔与设在第4n₂+4号矩形极片Ⅱ的后侧的第二B₂相过孔在前后方向对齐；所述M₂个第一B₂相过孔的中心与M₂个第一D₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为d₇，所述M₂个第二B₂相过孔的中心与M₂个第二D₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为d₈，所述d₇＝d₈；第一B₂相过孔、第二D₂相过孔、第一D₂相过孔、第二B₂相过孔的这种设置方式，保证了B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线的对称性。

优选的，所述反射电极由尺寸相同的第一矩形反射极片、第二矩形反射极片和第三矩形反射极片并排组成，第一矩形反射极片与A₁、A₂感应组相连，第二矩形反射极片与B₁、B₂感应组相连，第三矩形反射极片与C₁、C₂感应组相连；所述接收电极由尺寸相同的第一矩形接收极片、第二矩形接收极片和第三矩形接收极片并排组成，第一矩形接收极片与第一矩形反射极片正对，第二矩形接收极片与第二矩形反射极片正对，第三矩形接收极片与第三矩形反射极片正对。

优选的，所述第一矩形反射极片、第二矩形反射极片、第三矩形反射极片的起始端都与感应电极Ⅰ的起始端对齐；所述第一矩形接收极片、第二矩形接收极片、第三矩形接收极片的起始端都与激励电极Ⅰ的起始端对齐，第一矩形接收极片、第二矩形接收极片、第三矩形接收极片沿测量方向的总量程大于或等于激励电极Ⅰ沿测量方向的总量程。

本发明具有如下效果：

(1)感应电极Ⅰ和感应电极Ⅱ采用三测头(即A₁、B₁、C₁感应组和A₂、B₂、C₂感应组)的形式，提高了感应电极Ⅰ、Ⅱ的面积利用率，增大了耦合电容值，从而提高了信噪比，增强了在工业现场的抗干扰能力。此外，采用三测头输出信号进行处理，还可以有效地消除某些特定频率的谐波误差，进一步提高传感器的测量精度。

(2)定尺的激励电极Ⅰ、Ⅱ分别采用两组双绞线进行连接，A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线在激励电极Ⅰ的一侧组成双绞线，B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线在激励电极Ⅰ的另一侧组成双绞线，A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线在激励电极Ⅱ的一侧组成双绞线，B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线在激励电极Ⅱ的另一侧组成双绞线；当A₁、B₁、C₁、D₁激励相分别通入相位依次相差90°的四路激励信号时，双绞线的结构形式使来自A₁相激励信号引线的电磁干扰与来自C₁相激励信号引线的电磁干扰能够彻底抵消，同时双绞线的结构形式也使来自B₁相激励信号引线的电磁干扰与来自D₁相激励信号引线的电磁干扰能够彻底抵消；当A₂、B₂、C₂、D₂激励相分别通入相位依次相差90°的四路激励信号时，双绞线的结构形式使来自A₂相激励信号引线的电磁干扰与来自C₂相激励信号引线的电磁干扰能够彻底抵消，同时双绞线的结构形式也使来自B₂相激励信号引线的电磁干扰与来自D₂相激励信号引线的电磁干扰能够彻底抵消，从而减小了干扰信号对测量精度的影响，保证了测量精度。

附图说明

图1为实施例1中定尺基体上的电极与动尺基体上的电极示意图。

图2为实施例1中定尺的结构示意图。

图3为实施例1中动尺的仰视图。

图4为实施例1中动尺与定尺的对应关系示意图。

图5为实施例2中定尺基体上的电极与动尺基体上的电极示意图。

图6为实施例2中定尺的结构示意图。

图7为实施例2中动尺的仰视图。

图8为实施例2中动尺与定尺的对应关系示意图。

图9为实施例1、实施例2中的信号处理原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

定义定尺基体14的长度方向(即测量方向)为左右方向，定尺基体14的宽度方向为前后方向，定尺基体14的厚度方向为上下方向。

实施例1：如图1至图4所示的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺1和动尺2，定尺1包括动尺基体14和设置在定尺基体14上表面的激励电极Ⅰ11、激励电极Ⅱ12和接收电极，动尺2包括动尺基体24和设置在动尺基体24下表面的感应电极Ⅰ21、感应电极Ⅱ22和反射电极。动尺基体24下表面与定尺基体14的上表面正对平行，并留有0.5mm间隙，定尺基体14、动尺基体24均采用陶瓷作为基体材料，通过在陶瓷表面喷镀一层铁镍合金作为电极的极片。

如图1、图2、图4所示，激励电极Ⅰ11、激励电极Ⅱ12和接收电极沿前后方向依次间隔设置，激励电极Ⅱ12和接收电极的起始端都与激励电极Ⅰ11的起始端对齐，激励电极Ⅱ12、接收电极在测量方向上的长度与激励电极Ⅰ11在测量方向上的长度相等(即激励电极Ⅱ12、接收电极沿测量方向的总量程与激励电极Ⅰ沿测量方向的总量程相等)。

激励电极Ⅰ11由一排大小相同、极距为W₁＝2mm的矩形极片Ⅰ沿测量方向等间距(该间距为1mm)排列组成，每个矩形极片Ⅰ沿测量方向的长度为1mm、沿前后方向的宽度为10mm，激励电极Ⅰ11的对极数M₁＝150，每相邻的四个矩形极片Ⅰ形成一个对极，则总共有600个矩形极片Ⅰ。n₁依次取0至149的所有整数，第4n₁+1号矩形极片Ⅰ(即第1、5、9、...、597号矩形极片Ⅰ)的前端部各设有1个第一A₁相过孔、前侧各设有1个第二C₁相过孔，1个第一A₁相过孔与1个第二C₁相过孔在前后方向对齐，第4n₁+3号矩形极片Ⅰ(即第3、7、11、...、599号矩形极片Ⅰ)的前端部各设有1个第一C₁相过孔、前侧各设有1个第二A₁相过孔，1个第一C₁相过孔与1个第二A₁相过孔在前后方向对齐，150个第一A₁相过孔150个第一C₁相过孔沿测量方向等间距分布，150个第一A₁相过孔的中心与150个第一C₁相过孔的中心处于与矩形极片Ⅰ的前端边沿平行的同一直线上，该直线到矩形极片Ⅰ的前端边沿的距离为0.3mm，第一A₁相过孔的中心与相邻的第一C₁相过孔的中心之间的距离为4mm，150个第二A₁相过孔与150个第二C₁相过孔沿测量方向等间距分布，150个第二A₁相过孔的中心与150个第二C₁相过孔的中心处于与矩形极片Ⅰ的前端边沿平行的同一直线上，该直线到矩形极片Ⅰ的前端边沿的距离为0.3mm，第二A₁相过孔的中心与相邻的第二C₁相过孔的中心之间的距离为4mm，相邻的第一A₁相过孔与第二A₁相过孔通过A₁相激励信号引线相连，使第4n₁+1号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成A₁激励相，相邻的第一C₁相过孔与第二C₁相过孔通过C₁相激励信号引线相连，使第4n₁+3号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成C₁激励相，A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线，该双绞线位于激励电极Ⅰ的前侧；第4n₁+2号矩形极片Ⅰ(即第2、6、10、...、598号矩形极片Ⅰ)的后端部各设有1个第一B₁相过孔、后侧各设有1个第二D₁相过孔，1个第一B₁相过孔与1个第二D₁相过孔在前后方向对齐，第4n₁+4号矩形极片Ⅰ(即第4、8、12、...、600号矩形极片Ⅰ)的后端部各设有1个第一D₁相过孔、后侧各设有1个第二B₁相过孔，1个第一D₁相过孔与1个第二B₁相过孔在前后方向对齐，150个第一B₁相过孔与150个第一D₁相过孔沿测量方向等间距分布，150个第一B₁相过孔的中心与150个第一D₁相过孔的中心处于与矩形极片Ⅰ的后端边沿平行的同一直线上，该直线到矩形极片Ⅰ的后端边沿的距离为0.3mm，第一B₁相过孔的中心与相邻的第一D₁相过孔的中心之间的距离为4mm，150个第二B₁相过孔与150个第二D₁相过孔沿测量方向等间距分布，150个第二B₁相过孔的中心与150个第二D₁相过孔的中心处于与矩形极片Ⅰ的后端边沿平行的同一直线上，该直线到矩形极片Ⅰ的后端边沿的距离为0.3mm，第二B₁相过孔的中心与相邻的第二D₁相过孔的中心之间的距离为4mm，相邻的第一B₁相过孔与第二B₁相过孔通过B₁相激励信号引线相连，使第4n₁+2号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成B₁激励相，相邻的第一D₁相过孔与第二D₁相过孔通过D₁相激励信号引线相连，使第4n₁+4号矩形极片Ⅰ连接一组，组成D₁激励相，B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线，该双绞线位于激励电极Ⅰ的后侧。

激励电极Ⅱ12由一排大小相同、极距为W₂＝2.0134mm的矩形极片Ⅱ沿测量方向等间距(该间距为1.0067mm)排列组成，每个矩形极片Ⅱ沿测量方向的长度为1.0067mm、沿前后方向的宽度为10mm，激励电极Ⅱ12的对极数M₂＝149，每相邻的四个矩形极片Ⅱ形成一个对极，则总共有596个矩形极片Ⅱ。n₂依次取0至148的所有整数，第4n₂+1号矩形极片Ⅱ(即第1、5、9、...、593号矩形极片Ⅱ)的前端部各设有1个第一A₂相过孔、前侧各设有1个第二C₂相过孔，1个第一A₂相过孔与1个第二C₂相过孔在前后方向对齐，第4n₂+3号矩形极片Ⅱ(即第3、7、11、...、595号矩形极片Ⅱ)的前端部各设有1个第一C₂相过孔、前侧各设有1个第二A₂相过孔，1个第一C₂相过孔与1个第二A₂相过孔在前后方向对齐，149个第一A₂相过孔与149个第一C₂相过孔沿测量方向等间距分布，149个第一A₂相过孔的中心与149个第一C₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为0.3mm，第一A₂相过孔的中心与相邻的第一C₂相过孔的中心之间的距离为4.0268mm，149个第二A₂相过孔与149个第二C₂相过孔沿测量方向等间距分布，149个第二A₂相过孔的中心与149个第二C₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为0.3mm，第二A₂相过孔的中心与相邻的第二C₂相过孔的中心之间的距离为4.0268mm，相邻的第一A₂相过孔与第二A₂相过孔通过A₂相激励信号引线相连，使第4n₂+1号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成A₂激励相，相邻的第一C₂相过孔与第二C₂相过孔通过C₂相激励信号引线相连，使第4n₂+3号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成C₂激励相，A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线，该双绞线位于激励电极Ⅱ的前侧；第4n₂+2号矩形极片Ⅱ(即第2、6、10、...、594号矩形极片Ⅱ)的后端部各设有1个第一B₂相过孔、后侧各设有1个第二D₂相过孔，1个第一B₂相过孔与1个第二D₂相过孔在前后方向对齐，第4n₂+4号矩形极片Ⅱ(即第4、8、12、...、596号矩形极片Ⅱ)的后端部各设有1个第一D₂相过孔、后侧各设有1个第二B₂相过孔，1个第一D₂相过孔与1个第二B₂相过孔在前后方向对齐，149个第一B₂相过孔与149个第一D₂相过孔沿测量方向等间距分布，149个第一B₂相过孔的中心与149个第一D₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为0.3mm，第一B₂相过孔的中心与相邻的第一D₂相过孔的中心之间的距离为4.0268mm，149个第二B₂相过孔与149个第二D₂相过孔沿测量方向等间距分布，149个第二B₂相过孔的中心与149个第二D₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为0.3mm，第二B₂相过孔的中心与相邻的第二D₂相过孔的中心之间的距离为4.0268mm，相邻的第一B₂相过孔与第二B₂相过孔通过B₂相激励信号引线相连，使第4n₂+2号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成B₂激励相，相邻的第一D₂相过孔与第二D₂相过孔通过D₂相激励信号引线相连，使第4n₂+4号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成D₂激励相，B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线，该双绞线位于激励电极Ⅱ的后侧。

接收电极由三个沿测量方向的长为1200mm、沿前后方向的宽为3.5mm的第一、第二、第三矩形接收极片在前后方向上间隔1mm并排组成，第一矩形接收极片131作为第一、第四行波信号的输出电极，第二矩形接收极片132作为第二、第五行波信号的输出电极，第三矩形接收极片133作为第三、第六行波信号的输出电极。

如图1、图3、图4所示，感应电极Ⅰ21、感应电极Ⅱ22和反射电极沿前后方向依次间隔设置，感应电极Ⅱ22和反射电极的起始端都与感应电极Ⅰ21的起始端对齐。

感应电极Ⅰ21与激励电极Ⅰ11正对，感应电极Ⅱ22与激励电极Ⅱ12正对，反射电极与接收电极正对且与感应电极Ⅰ和感应电极Ⅱ相连。

感应电极Ⅰ21由一排大小相同、极距为2.6667mm的感应极片Ⅰ沿测量方向等间距(该间距为1.3333mm)排列组成，该感应极片Ⅰ的形状为[0，4]区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为1.3333mm的直线段围成的封闭图形Ⅰ(即斜余弦形Ⅰ)。每个感应极片Ⅰ沿测量方向的长度为5.3333mm、沿前后方向的宽度为8mm，感应电极Ⅰ21的对极数M₃＝4，每相邻的三个感应极片Ⅰ形成一个对极，则总共有12个感应极片Ⅰ；n₃依次取0至3的所有整数，第3n₃+1号感应极片Ⅰ(即第1、4、7、10号感应极片Ⅰ)连成一组，组成A₁感应组，第3n₃+2号感应极片Ⅰ(即第2、5、8、11号感应极片Ⅰ)连成一组，组成B₁感应组，第3n₃+3号感应极片Ⅰ(即第3、6、9、12号感应极片Ⅰ)连成一组，组成C₁感应组。

感应电极Ⅱ22由一排大小相同、极距为2.6846mm的感应极片Ⅱ沿测量方向等间距(该间距为1.3423mm)排列组成，该感应极片Ⅱ的形状为[0，4.0268]区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为1.3423mm的直线段围成的封闭图形Ⅱ(即斜余弦形Ⅱ)。每个感应极片Ⅱ沿测量方向的长度为5.3691mm、沿前后方向的宽度为8mm，感应电极Ⅱ22的对极数M₄＝4，每相邻的三个感应极片Ⅱ形成一个对极，则总共有12个感应极片Ⅱ；n₄依次取0至3的所有整数，第3n₄+1号感应极片Ⅱ(即第1、4、7、10号感应极片Ⅱ)连成一组，组成A₂感应组，第3n₄+2号感应极片Ⅱ(即第2、5、8、11号感应极片Ⅱ)连成一组，组成B₂感应组，第3n₄+3号感应极片Ⅱ(即第3、6、9、12号感应极片Ⅱ)连成一组，组成C₂感应组。

反射电极由三个沿测量方向的长为48.3223mm、沿前后方向的宽为3.5mm的第一、第二、第三矩形反射极片在前后方向上间隔1mm并排组成，第一矩形反射极片231与A₁、A₂感应组相连且与第一矩形接收极片131正对，第二矩形反射极片232与B₁、B₂感应组相连且与第二矩形接收极片132正对，第三矩形反射极片233与C₁、C₂感应组相连且与第三矩形接收极片133正对。

如图9所示，测量时，动尺2与定尺1相对平行移动，先对激励电极Ⅱ12的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Ⅰ11不工作，激励信号经激励电极Ⅱ12与感应电极Ⅱ22之间的耦合电场，在感应电极Ⅱ22的A₂、B₂、C₂感应组上产生三路同频等幅相位相差120°的行波信号，这三路行波信号经反射电极直接反射回接收电极，在接收电极的第一矩形反射极片231、第二矩形反射极片232、第三矩形反射极片233上分别输出第一、第二、第三行波信号。第一、第二、第三行波信号经硬件电路处理成第一组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第一路位移信号U_o1，并存储此测量结果。然后在1ms内将前述相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励电信号切换到激励电极Ⅰ11的A₁、B₁、C₁、D₁激励相上，此时激励电极Ⅱ12不工作，激励信号经激励电极Ⅰ11与感应电极Ⅰ21之间的耦合电场，在感应电极Ⅰ21的A₁、B₁、C₁感应组上产生三路同频等幅相位相差120°的行波信号，这三路行波信号经反射电极直接反射回接收电极，在接收电极的第一矩形反射极片231、第二矩形反射极片232、第三矩形反射极片233上分别输出第四、第五、第六行波信号，第四、第五、第六行波信号经硬件电路处理成第二组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第二路位移信号U_o2，对U_o2进行处理得到精测直线位移值；对U_o2与U_o1进行对极定位处理，得到粗测对极位置值，将精测直线位移值与粗测对极位置值相结合得到绝对直线位移值。

实施例2：如图5至图9所示的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其测量原理以及大部分结构与实施例1相同，不同之处在于：

激励电极Ⅱ12由一排大小相同、极距为W₂＝2.3622mm的矩形极片Ⅱ沿测量方向等间距(该间距为1.1811mm)排列组成，每个矩形极片Ⅱ沿测量方向的长度为1.1811mm、沿前后方向的宽度为10mm，激励电极Ⅱ12的对极数M₂＝127(127与激励电极Ⅰ11的对极数150互为两个不相邻的质数)，每相邻的四个矩形极片Ⅱ形成一个对极，则总共有508个矩形极片Ⅱ。n₂依次取0至127的所有整数，第4n₂+1号矩形极片Ⅱ(即第1、5、9、...、505号矩形极片Ⅱ)的前端部各设有1个第一A₂相过孔、前侧各设有1个第二C₂相过孔，1个第一A₂相过孔与1个第二C₂相过孔在前后方向对齐，第4n₂+3号矩形极片Ⅱ(即第3、7、11、...、507号矩形极片Ⅱ)的前端部各设有1个第一C₂相过孔、前侧各设有1个第二A₂相过孔，1个第一C₂相过孔与1个第二A₂相过孔在前后方向对齐，127个第一A₂相过孔与127个第一C₂相过孔沿测量方向等间距分布，127个第一A₂相过孔的中心与127个第一C₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为0.3mm，第一A₂相过孔的中心与相邻的第一C₂相过孔的中心之间的距离为4.7244mm，127个第二A₂相过孔与127个第二C₂相过孔沿测量方向等间距分布，127个第二A₂相过孔的中心与127个第二C₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为0.3mm，第二A₂相过孔的中心与相邻的第二C₂相过孔的中心之间的距离为4.7244mm，相邻的第一A₂相过孔与第二A₂相过孔通过A₂相激励信号引线相连，使第4n₂+1号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成A₂激励相，相邻的第一C₂相过孔与第二C₂相过孔通过C₂相激励信号引线相连，使第4n₂+3号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成C₂激励相，A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线，该双绞线位于激励电极Ⅱ的前侧；第4n₂+2号矩形极片Ⅱ(即第2、6、10、...、506号矩形极片Ⅱ)的后端部各设有1个第一B₂相过孔、后侧各设有1个第二D₂相过孔，1个第一B₂相过孔与1个第二D₂相过孔在前后方向对齐，第4n₂+4号矩形极片Ⅱ(即第4、8、12、...、508号矩形极片Ⅱ)的后端部各设有1个第一D₂相过孔、后侧各设有1个第二B₂相过孔，1个第一D₂相过孔与1个第二B₂相过孔在前后方向对齐，127个第一B₂相过孔与127个第一D₂相过孔沿测量方向等间距分布，127个第一B₂相过孔的中心与127个第一D₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为0.3mm，第一B₂相过孔的中心与相邻的第一D₂相过孔的中心之间的距离为4.7244mm，127个第二B₂相过孔与127个第二D₂相过孔沿测量方向等间距分布，127个第二B₂相过孔的中心与127个第二D₂相过孔的中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为0.3mm，第二B₂相过孔的中心与相邻的第二D₂相过孔的中心之间的距离为4.7244mm，相邻的第一B₂相过孔与第二B₂相过孔通过B₂激励信号引线相连，使第4n₂+2号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成B₂激励相，相邻的第一D₂相过孔与第二D₂相过孔通过D₂相激励信号引线相连，使第4n₂+4号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成D₂激励相，B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线，该双绞线位于激励电极Ⅱ的后侧。

感应电极Ⅰ21由一排大小相同、极距为2.6667mm的感应极片Ⅰ沿测量方向等间距(该间距为1.3333mm)排列组成，该感应极片Ⅰ的形状为[0，4]区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为1.3333mm的直线段围成的封闭图形Ⅰ(即斜余弦形Ⅰ)。每个感应极片Ⅰ沿测量方向的长度为5.3333mm、沿前后方向的宽度为8mm，感应电极Ⅰ21的对极数M₃＝5，每相邻的三个感应极片Ⅰ形成一个对极，则总共有15个感应极片Ⅰ；n₃依次取0至4的所有整数，第3n₃+1号感应极片Ⅰ(即第1、4、7、10、13号感应极片Ⅰ)连成一组，组成A₁感应组，第3n₃+2号感应极片Ⅰ(即第2、5、8、11、14号感应极片Ⅰ)连成一组，组成B₁感应组，第3n₃+3号感应极片Ⅰ(即第3、6、9、12、15号感应极片Ⅰ)连成一组，组成C₁感应组。

感应电极Ⅱ22由一排大小相同、极距为3.1496mm的感应极片Ⅱ沿测量方向等间距(该间距为1.5748mm)排列组成，该感应极片Ⅱ的形状为[0，4.7244]区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为1.5748mm的直线段围成的封闭图形Ⅱ(即斜余弦形Ⅱ)。每个感应极片Ⅱ沿测量方向的长度为6.2992mm、沿前后方向的宽度为8mm，感应电极Ⅱ22的对极数M₄＝4，每相邻的三个感应极片Ⅱ形成一个对极，则总共有12个感应极片Ⅱ；n₄依次取0至3的所有整数，第3n₄+1号感应极片Ⅱ(即第1、4、7、10号感应极片Ⅱ)连成一组，组成A₂感应组，第3n₄+2号感应极片Ⅱ(即第2、5、8、11号感应极片Ⅱ)连成一组，组成B₂感应组，第3n₄+3号感应极片Ⅱ(即第3、6、9、12号感应极片Ⅱ)连成一组，组成C₂感应组。

Claims (6)

1.一种分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，包括定尺(1)和动尺(2)，定尺(1)包括定尺基体(14)和设置在定尺基体表面的激励电极Ⅰ(11)、激励电极Ⅱ(12)和接收电极，动尺包括动尺基体(24)和设置在动尺基体表面的感应电极Ⅰ(21)、感应电极Ⅱ(22)和反射电极，设置有感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ、反射电极的动尺基体表面与设置有激励电极Ⅰ、激励电极Ⅱ、接收电极的定尺基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极Ⅰ与激励电极Ⅰ正对，感应电极Ⅱ与激励电极Ⅱ正对，反射电极与接收电极正对且与感应电极Ⅰ、感应电极Ⅱ相连；所述感应电极Ⅰ(21)由一排大小相同的感应极片Ⅰ沿测量方向等间距排列组成，所述感应电极Ⅱ(22)的起始端与感应电极Ⅰ的起始端对齐，感应电极Ⅱ由一排大小相同的感应极片Ⅱ沿测量方向等间距排列组成；所述激励电极Ⅰ(11)由一排大小相同、极距为W₁的矩形极片Ⅰ沿测量方向等间距排列组成，第4n₁+1号矩形极片Ⅰ通过A₁相激励信号引线连成一组，组成A₁激励相，第4n₁+2号矩形极片Ⅰ通过B₁相激励信号引线连成一组，组成B₁激励相，第4n₁+3号矩形极片Ⅰ通过C₁相激励信号引线连成一组，组成C₁激励相，第4n₁+4号矩形极片Ⅰ通过D₁相激励信号引线连成一组，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；所述激励电极Ⅱ(12)的起始端与激励电极Ⅰ的起始端对齐，激励电极Ⅱ沿测量方向的总量程与激励电极Ⅰ沿测量方向的总量程相等，激励电极Ⅱ(12)由一排大小相同、极距为W₂的矩形极片Ⅱ沿测量方向等间距排列组成，第4n₂+1号矩形极片Ⅱ通过A₂相激励信号引线连成一组，组成A₂激励相，第4n₂+2号矩形极片Ⅱ通过B₂相激励信号引线连成一组，组成B₂激励相，第4n₂+3号矩形极片Ⅱ通过C₂相激励信号引线连成一组，组成C₂激励相，第4n₂+4号矩形极片Ⅱ通过D₂相激励信号引线连成一组，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，M₂与M₁互为质数；其特征是：

所述A₁相激励信号引线与C₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的一侧，所述B₁相激励信号引线与D₁相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅰ的另一侧；所述A₂相激励信号引线与C₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的一侧，所述B₂相激励信号引线与D₂相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极Ⅱ的另一侧；

所述感应电极Ⅰ(21)中的感应极片Ⅰ的极距为

第3n₃+1号感应极片Ⅰ连成一组，组成A₁感应组，第3n₃+2号感应极片Ⅰ连成一组，组成B₁感应组，第3n₃+3号感应极片Ⅰ连成一组，组成C₁感应组，n₃依次取0至M₃-1的所有整数，M₃表示感应电极Ⅰ的对极数；

所述感应电极Ⅱ(22)中的感应极片Ⅱ的极距为

第3n₄+1号感应极片Ⅱ连成一组，组成A₂感应组，第3n₄+2号感应极片Ⅱ连成一组，组成B₂感应组，第3n₄+3号感应极片Ⅱ连成一组，组成C₂感应组，n₄依次取0至M₄-1的所有整数，M₄表示感应电极Ⅱ的对极数；

工作时，动尺相对定尺平行移动，先对A₂激励相、B₂激励相、C₂激励相、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，接收电极上输出第一组相位相差120°的同频等幅的第一、第二、第三行波信号，第一、第二、第三行波信号经硬件电路处理成第一组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第一路位移信号U_o1，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激励相、B₁激励相、C₁激励相、D₁激励相上，此时激励电极Ⅱ不工作，接收电极上输出第二组相位相差120°的同频等幅的第四、第五、第六行波信号，第四、第五、第六行波信号经硬件电路处理成第二组三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经数据融合获得第二路位移信号U_o2，对U_o2进行处理得到精测直线位移值；对U_o2与U_o1进行对极定位处理，得到粗测对极位置值，将精测直线位移值与粗测对极位置值相结合得到绝对直线位移值。

2.根据权利要求1所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其特征是：

所述感应电极Ⅰ(21)中的感应极片Ⅰ的形状为

区间或者

区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为

的直线段围成的封闭图形Ⅰ，其中，该余弦曲线的周期T₁＝4W₁；

所述感应电极Ⅱ(22)中的感应极片Ⅱ的形状为

区间或者

区间的两条相同的半周期余弦曲线段在起止点与前后两条长度为

的直线段围成的封闭图形Ⅱ，其中，该余弦曲线的周期T₂＝4W₂。

3.根据权利要求2所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其特征是：

所述第4n₁+1号矩形极片Ⅰ的前端部设有第一A₁相过孔、前侧设有第二C₁相过孔，第4n₁+3号矩形极片Ⅰ的前端部设有第一C₁相过孔、前侧设有第二A₁相过孔，M₁个第一A₁相过孔与M₁个第一C₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的前端边沿平行的同一直线上，M₁个第二A₁相过孔与M₁个第二C₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的前端边沿平行的同一直线上，相邻的第一A₁相过孔与第二A₁相过孔通过所述A₁相激励信号引线相连，使第4n₁+1号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述A₁激励相，相邻的第一C₁相过孔与第二C₁相过孔通过所述C₁相激励信号引线相连，使第4n₁+3号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述C₁激励相；所述第4n₁+2号矩形极片Ⅰ的后端部设有第一B₁相过孔、后侧设有第二D₁相过孔，第4n₁+4号矩形极片Ⅰ的后端部设有第一D₁相过孔、后侧设有第二B₁相过孔，M₁个第一B₁相过孔与M₁个第一D₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的后端边沿平行的同一直线上，M₁个第二B₁相过孔与M₁个第二D₁相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅰ的后端边沿平行的同一直线上，相邻的第一B₁相过孔与第二B₁相过孔通过所述B₁相激励信号引线相连，使第4n₁+2号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述B₁激励相，相邻的第一D₁相过孔与第二D₁相过孔通过所述D₁相激励信号引线相连，使第4n₁+4号矩形极片Ⅰ连接成一组，组成所述D₁激励相；

所述第4n₂+1号矩形极片Ⅱ的前端部设有第一A₂相过孔、前侧设有第二C₂相过孔，第4n₂+3号矩形极片Ⅱ的前端部设有第一C₂相过孔、前侧设有第二A₂相过孔，M₂个第一A₂相过孔与M₂个第一C₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，M₂个第二A₂相过孔与M₂个第二C₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的前端边沿平行的同一直线上，相邻的第一A₂相过孔与第二A₂相过孔通过所述A₂相激励信号引线相连，使第4n₂+1号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述A₂激励相，相邻的第一C₂相过孔与第二C₂相过孔通过所述C₂相激励信号引线相连，使第4n₂+3号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述C₂激励相；所述第4n₂+2号矩形极片Ⅱ的后端部设有第一B₂相过孔、后侧设有第二D₂相过孔，第4n₂+4号矩形极片Ⅱ的后端部设有第一D₂相过孔、后侧设有第二B₂相过孔，M₂个第一B₂相过孔与M₂个第一D₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，M₂个第二B₂相过孔与M₂个第二D₂相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片Ⅱ的后端边沿平行的同一直线上，相邻的第一B₂相过孔与第二B₂相过孔通过所述B₂激励信号引线相连，使第4n₂+2号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述B₂激励相，相邻的第一D₂相过孔与第二D₂相过孔通过所述D₂相激励信号引线相连，使第4n₂+4号矩形极片Ⅱ连接成一组，组成所述D₂激励相。

4.根据权利要求3所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其特征是：

设在第4n₁+1号矩形极片Ⅰ的前端部的第一A₁相过孔与设在第4n₁+1号矩形极片Ⅰ的前侧的第二C₁相过孔在前后方向对齐，设在第4n₁+3号矩形极片Ⅰ的前端部的第一C₁相过孔与设在第4n₁+3号矩形极片Ⅰ的前侧的第二A₁相过孔在前后方向对齐；所述M₁个第一A₁相过孔的中心与M₁个第一C₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的前端边沿的距离为d₁，所述M₁个第二A₁相过孔的中心与M₁个第二C₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的前端边沿的距离为d₂，所述d₁＝d₂；设在第4n₁+2号矩形极片Ⅰ的后端部的第一B₁相过孔与设在第4n₁+2号矩形极片Ⅰ的后侧的第二D₁相过孔在前后方向对齐，设在第4n₁+4号矩形极片Ⅰ的后端部的第一D₁相过孔与设在第4n₁+4号矩形极片Ⅰ的后侧的第二B₁相过孔在前后方向对齐；所述M₁个第一B₁相过孔的中心与M₁个第一D₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的后端边沿的距离为d₃，所述M₁个第二B₁相过孔的中心与M₁个第二D₁相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅰ的后端边沿的距离为d₄，所述d₃＝d₄；

设在第4n₂+1号矩形极片Ⅱ的前端部的第一A₂相过孔与设在第4n₂+1号矩形极片Ⅱ的前侧的第二C₂相过孔在前后方向对齐，设在第4n₂+3号矩形极片Ⅱ的前端部的第一C₂相过孔与设在第4n₂+3号矩形极片Ⅱ的前侧的第二A₂相过孔在前后方向对齐；所述M₂个第一A₂相过孔的中心与M₂个第一C₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为d₅，所述M₂个第二A₂相过孔的中心与M₂个第二C₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的前端边沿的距离为d₆，所述d₅＝d₆；设在第4n₂+2号矩形极片Ⅱ的后端部的第一B₂相过孔与设在第4n₂+2号矩形极片Ⅱ的后侧的第二D₂相过孔在前后方向对齐，设在第4n₂+4号矩形极片Ⅱ的后端部的第一D₂相过孔与设在第4n₂+4号矩形极片Ⅱ的后侧的第二B₂相过孔在前后方向对齐；所述M₂个第一B₂相过孔的中心与M₂个第一D₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为d₇，所述M₂个第二B₂相过孔的中心与M₂个第二D₂相过孔的中心所处的直线到矩形极片Ⅱ的后端边沿的距离为d₈，所述d₇＝d₈。

5.根据权利要求2至4任一项所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其特征是：

所述反射电极由尺寸相同的第一矩形反射极片(231)、第二矩形反射极片(232)和第三矩形反射极片(233)并排组成，第一矩形反射极片(231)与A₁感应组、A₂感应组相连，第二矩形反射极片(232)与B₁感应组、B₂感应组相连，第三矩形反射极片(233)与C₁感应组、C₂感应组相连；

所述接收电极由尺寸相同的第一矩形接收极片(131)、第二矩形接收极片(132)和第三矩形接收极片(133)并排组成，第一矩形接收极片(131)与第一矩形反射极片(231)正对，第二矩形接收极片(132)与第二矩形反射极片(232)正对，第三矩形接收极片(133)与第三矩形反射极片(233)正对。

6.根据权利要求5所述的分时复用的绝对式时栅直线位移传感器，其特征是：所述第一矩形反射极片(231)、第二矩形反射极片(232)、第三矩形反射极片(233)的起始端都与感应电极Ⅰ(21)的起始端对齐；所述第一矩形接收极片(131)、第二矩形接收极片(132)、第三矩形接收极片(133)的起始端都与激励电极Ⅰ(11)的起始端对齐，第一矩形接收极片(131)、第二矩形接收极片(132)、第三矩形接收极片(133)沿测量方向的总量程大于或等于激励电极Ⅰ(11)沿测量方向的总量程。

Images