CN113008120B - 一种电容式直线位移传感器及其动尺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容式直线位移传感器及其动尺，动尺包括动尺基体和感应电极，感应电极具有三测头或四测头的结构形式，传感器包括定尺和动尺，定尺包括定尺基体和激励电极，激励电极的A相激励信号引线与C相激励信号引线在激励电极的一侧组成双绞线，B相激励信号引线与D相激励信号引线在激励电极的另一侧组成双绞线。双绞线的结构形式能消除引线串扰，从而减小干扰信号对测量精度的影响，保证测量精度；三测头或四测头的结构形式，能提高感应电极的面积利用率，增大了耦合电容值，从而提高了信噪比，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，进一步提高测量精度。
Description
技术领域
本发明属于位移传感器领域，具体涉及一种电容式直线位移传感器及其动尺。
背景技术
近年来国内研制出了一种以时钟脉冲作为位移测量基准的时栅直线位移传感器，比如CN103822571A公开的基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器，这种传感器能实现高精度的直线位移测量，但是其仍然存在如下问题：(1)测头电极采用单测头的形式，测头面积利用率低，耦合电容值较小，测头电极数量少，限制了传感器信噪比和精度的进一步提高；(2)定尺电极的A、B、C、D激励相电极的连接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。
发明内容
本发明的目的是提供一种电容式直线位移传感器及其动尺，以进一步优化传感器结构，提高传感器的测量精度。
本发明所述的电容式直线位移传感器的动尺，包括动尺基体和设置在动尺基体表面的感应电极，感应电极由一排大小相同的感应极片沿测量方向等间距排列组成。
感应电极有两种结构形式，一种为四测头，另一种为三测头。
所述四测头的感应电极中的感应极片的极距为W，第4n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第4n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第4n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，第4n2+4号感应极片连成一组，组成D感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数。四测头的感应电极有三种类型：第一种感应电极中的感应极片的形状为区间或者/>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(即斜余弦形)，两条相同的半周期余弦曲线段的起始点之间的距离为/>终止点之间的距离为/>其中，该余弦曲线的周期T1＝4W。第二种感应电极中的感应极片的形状为平行四边形，该平行四边形由两条相同的斜线段在起止点与前后两条长度为/>的直线段围成，两条相同的斜线段的起始点之间的距离为/>终止点之间的距离为每条斜线段沿测量方向的长度为2W。第三种感应电极中的感应极片的形状为矩形。
所述三测头的感应电极中的感应极片的极距为第3n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第3n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第3n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数。三测头的感应电极有四种类型：第一种感应电极中的感应极片的形状为/>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(即斜余弦形)，两条相同的半周期余弦曲线段的起始点之间的距离为/>终止点之间的距离为/>其中，该余弦曲线的周期T2＝4W。第二种感应电极中的感应极片的形状为矩形。第三种感应电极中的感应极片的形状为平行四边形，该平行四边形由两条相同的斜线段在起止点与前后两条长度为/>的直线段围成，两条相同的斜线段的起始点之间的距离为/>终止点之间的距离为/>每条斜线段沿测量方向的长度为2W。第四种感应电极中的感应极片的形状为两条幅值相等、相位相反的正弦曲线在/>区间围成的封闭轴对称图形(即双正弦形)，其中，该正弦曲线的周期/>
本发明所述的一种电容式直线位移传感器，包括定尺和动尺，动尺包括动尺基体和设置在动尺基体表面的感应电极，感应电极由一排大小相同的感应极片沿测量方向等间距排列组成，感应电极为上述四测头的结构形式，定尺包括定尺基体和设置在定尺基体表面的激励电极，设置有感应电极的动尺基体表面与设置有激励电极的定尺基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极与激励电极正对，所述激励电极由一排大小相同、极距为W的矩形极片沿测量方向等间距排列组成；其中，第4n1+1号矩形极片通过A相激励信号引线连成一组，组成A激励相，第4n1+2号矩形极片通过B相激励信号引线连成一组，组成B激励相，第4n1+3号矩形极片通过C相激励信号引线连成一组，组成C激励相，第4n1+4号矩形极片通过D相激励信号引线连成一组，组成D激励相，n1依次取0至M1-1的所有整数，M1表示激励电极的对极数；所述A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的一侧，所述B相激励信号引线与D相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的另一侧；测量时，A、B、C、D激励相上分别施加四路相位依次相差90°的同频等幅正弦激励信号，动尺与定尺相对移动，A、B、C、D感应组上产生四路行波信号，四路行波信号经硬件电路处理成四路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经处理换算成直线位移值。
本发明所述的另一种电容式直线位移传感器，包括定尺和动尺，动尺包括动尺基体和设置在动尺基体表面的感应电极，感应电极由一排大小相同的感应极片沿测量方向等间距排列组成，感应电极为上述三测头的结构形式，定尺包括定尺基体和设置在定尺基体表面的激励电极，设置有感应电极的动尺基体表面与设置有激励电极的定尺基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极与激励电极正对，所述激励电极由一排大小相同、极距为W的矩形极片沿测量方向等间距排列组成；其中，第4n1+1号矩形极片通过A相激励信号引线连成一组，组成A激励相，第4n1+2号矩形极片通过B相激励信号引线连成一组，组成B激励相，第4n1+3号矩形极片通过C相激励信号引线连成一组，组成C激励相，第4n1+4号矩形极片通过D相激励信号引线连成一组，组成D激励相，n1依次取0至M1-1的所有整数，M1表示激励电极的对极数；所述A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的一侧，所述B相激励信号引线与D相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的另一侧；测量时，A、B、C、D激励相上分别施加四路相位依次相差90°的同频等幅正弦激励信号，动尺与定尺相对移动，A、B、C感应组上产生三路行波信号，三路行波信号经硬件电路处理成三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经处理换算成直线位移值。
优选的，所述第4n1+1号矩形极片的后端部设有第一A相过孔、后侧设有第二C相过孔，第4n1+3号矩形极片的后端部设有第一C相过孔、后侧设有第二A相过孔，M1个第一A相过孔与M1个第一C相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的后端边沿平行的同一直线上，M1个第二A相过孔与M1个第二C相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的后端边沿平行的同一直线上，相邻的第一A相过孔与第二A相过孔通过所述A相激励信号引线相连，使所述第4n1+1号矩形极片连接成一组，组成所述A激励相，相邻的第一C相过孔与第二C相过孔通过所述C相激励信号引线相连，使所述第4n1+3号矩形极片连接成一组，组成所述C激励相；所述第4n1+2号矩形极片的前端部设有第一B相过孔、前侧设有第二D相过孔，第4n1+4号矩形极片的前端部设有第一D相过孔、前侧设有第二B相过孔，M1个第一B相过孔与M1个第一D相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的前端边沿平行的同一直线上，M1个第二B相过孔与M1个第二D相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的前端边沿平行的同一直线上，相邻的第一B相过孔与第二B相过孔通过所述B相激励信号引线相连，使所述第4n1+2号矩形极片连接成一组，组成所述B激励相，相邻的第一D相过孔与第二D相过孔通过所述D相激励信号引线相连，使所述第4n1+4号矩形极片连接成一组，组成所述D激励相。
优选的，所述设在第4n1+1号矩形极片的后端部的第一A相过孔与设在第4n1+1号矩形极片的后侧的第二C相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n1+3号矩形极片的后端部的第一C相过孔与设在第4n1+3号矩形极片的后侧的第二A相过孔在前后方向对齐；所述M1个第一A相过孔的中心与M1个第一C相过孔的中心所处的直线到矩形极片的后端边沿的距离为d1，所述M1个第二A相过孔的中心与M1个第二C相过孔的中心所处的直线到矩形极片的后端边沿的距离为d2，所述d1＝d2。第一A相过孔、第二C相过孔、第一C相过孔、第二A相过孔的这种设置方式，保证了A相激励信号引线与C相激励信号引线的对称性。所述设在第4n1+2号矩形极片的前端部的第一B相过孔与设在第4n1+2号矩形极片的前侧的第二D相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n1+4号矩形极片的前端部的第一D相过孔与设在第4n1+4号矩形极片的前侧的第二B相过孔在前后方向对齐；所述M1个第一B相过孔的中心与M1个第一D相过孔的中心所处的直线到矩形极片的前端边沿的距离为d3，所述M1个第二B相过孔的中心与M1个第二D相过孔的中心所处的直线到矩形极片的前端边沿的距离为d4，所述d3＝d4。第一B相过孔、第二D相过孔、第一D相过孔、第二B相过孔的这种设置方式，保证了B相激励信号引线与D相激励信号引线的对称性。
本发明具有如下效果：
(1)动尺的感应电极采用三测头或四测头的形式，提高了感应电极的面积利用率，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)定尺的激励电极采用两组双绞线进行连接，A相激励信号引线与C相激励信号引线在激励电极的一侧组成双绞线，B相激励信号引线与D相激励信号引线在激励电极的另一侧组成双绞线；当四个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A相激励信号引线的电磁干扰与来自C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B相激励信号引线的电磁干扰与来自D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。
(3)采用斜余弦形的感应极片，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，进一步提高了测量精度。
附图说明
图1为实施例1中动尺与定尺的对应关系示意图。
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中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
图5为实施例1中的信号处理原理框图。
图6为实施例2中动尺与定尺的对应关系示意图。
图7为实施例2中动尺的仰视图。
图8为实施例2中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
图9为实施例3中动尺与定尺的对应关系示意图。
图10为实施例3中动尺的仰视图。
图11为实施例3中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
图12为实施例4中动尺与定尺的对应关系示意图。
图13为实施例4中动尺的仰视图。
图14为实施例4中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
图15为实施例5中动尺与定尺的对应关系示意图。
图16为实施例5中动尺的仰视图。
图17为实施例5中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
图18为实施例5中的信号处理原理框图。
图19为实施例6中动尺与定尺的对应关系示意图。
图20为实施例6中动尺的仰视图。
图21为实施例6中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
图22为实施例7中动尺与定尺的对应关系示意图。
图23为实施例7中动尺的仰视图。
图24为实施例7中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
图25为实施例8中动尺与定尺的对应关系示意图。
图26为实施例8中动尺的仰视图。
图27为实施例8中感应电极与激励电极的投影关系的局部示意图。
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12的长度方向(即测量方向)为左右方向，定尺基体12的宽度方向为前后方向，定尺基体12的厚度方向为上下方向。
实施例1：如图1至图4所示的电容式直线位移传感器，包括定尺1和动尺2，定尺1包括动尺基体12和设置在定尺基体12上表面的激励电极11，动尺2包括动尺基体22和设置在动尺基体22下表面的感应电极21。动尺基体22的下表面与定尺基体12的上表面正对平行，并留有0.5mm间隙，定尺基体12、动尺基体22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所示，激励电极11由一排大小相同、极距为W＝2mm的矩形极片沿测量方向等间距(该间距为1mm)排列组成，每个矩形极片沿测量方向的长度为1mm、沿前后方向的宽度为20mm，激励电极11的对极数M1＝100，每相邻的四个矩形极片形成一个对极，则总共有400个矩形极片。
n1依次取0至99的所有整数，第4n1+1号矩形极片(即第1、5、9、...、397号矩形极片)的后端部各设有1个第一A相过孔、后侧各设有1个第二C相过孔，1个第一A相过孔与1个第二C相过孔在前后方向对齐，第4n1+3号矩形极片(即第3、7、11、...、399号矩形极片)的后端部各设有1个第一C相过孔、后侧各设有1个第二A相过孔，1个第一C相过孔与1个第二A相过孔在前后方向对齐，100个第一A相过孔与100个第一C相过孔沿测量方向等间距分布，100个第一A相过孔的中心与100个第一C相过孔的中心处于与矩形极片的后端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片的后端边沿的距离为0.3mm，第一A相过孔的中心与相邻的第一C相过孔的中心之间的距离为4mm，100个第二A相过孔与100个第二C相过孔沿测量方向等间距分布，100个第二A相过孔的中心与100个第二C相过孔的中心处于与矩形极片的后端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片的后端边沿的距离为0.3mm，第二A相过孔的中心与相邻的第二C相过孔的中心之间的距离为4mm，相邻的第一A相过孔与第二A相过孔通过A相激励信号引线相连，使第4n1+1号矩形极片连接成一组，组成A激励相，相邻的第一C相过孔与第二C相过孔通过C相激励信号引线相连，使第4n1+3号矩形极片连接成一组，组成C激励相，A相激励信号引线与C相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线；第4n1+2号矩形极片(即第2、6、10、...、398号矩形极片)的前端部各设有1个第一B相过孔、前侧各设有1个第二D相过孔，1个第一B相过孔与1个第二D相过孔在前后方向对齐，第4n1+4号矩形极片(即第4、8、12、...、400号矩形极片)的前端部各设有1个第一D相过孔、前侧各设有1个第二B相过孔，1个第一D相过孔与1个第二B相过孔在前后方向对齐，100个第一B相过孔与100个第一D相过孔沿测量方向等间距分布，100个第一B相过孔的中心与100个第一D相过孔的中心处于与矩形极片的前端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片的前端边沿的距离为0.3mm，第一B相过孔的中心与相邻的第一D相过孔的中心之间的距离为4mm，100个第二B相过孔与100个第二D相过孔沿测量方向等间距分布，100个第二B相过孔的中心与100个第二D相过孔的中心处于与矩形极片的前端边沿平行的同一直线上，且该直线到矩形极片的前端边沿的距离为0.3mm，第二B相过孔的中心与相邻的第二D相过孔的中心之间的距离为4mm，相邻的第一B相过孔与第二B相过孔通过B相激励信号引线相连，使第4n1+2号矩形极片连接成一组，组成B激励相，相邻的第一D相过孔与第二D相过孔通过D相激励信号引线相连，使第4n1+4号矩形极片连接成一组，组成D激励相，B相激励信号引线与D相激励信号引线相互绝缘且组成双绞线。
如图1、图3、图4所示，感应电极21与激励电极11正对，感应电极21由一排大小相同、极距为2mm的感应极片沿测量方向等间距(该间距为1mm)排列组成，感应极片的形状为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1mm的直线段围成的封闭图形(即斜余弦形)，两条相同的半周期余弦曲线段的起始点之间的距离为1mm、终止点之间的距离为1mm，其中，该余弦曲线的周期T1＝4W＝8mm，感应极片沿测量方向的长度为5mm、沿前后方向的宽度为18mm；感应电极的对极数M2＝5，每相邻的四个感应极片形成一个对极，则总共有20个感应极片。n2依次取0至4的所有整数，第4n2+1号感应极片(即第1、5、9、...、17号感应极片)通过第一条感应信号连接线连成一组，组成A感应组，第4n2+2号感应极片(即第2、6、10、...、18号感应极片)通过第二条感应信号连接线连成一组，组成B感应组，第4n2+3号感应极片(即第3、7、11、...、19号感应极片)通过第三条感应信号连接线连成一组，组成C感应组，第4n2+4号感应极片(即第4、8、12、...、20号感应极片)通过第四条感应信号连接线连成一组，组成D感应组，第一条感应信号连接线、第二条感应信号连接线、第三条感应信号连接线、第四条感应信号连接线并排位于同一布线层。
如图4、图5所示，测量时，动尺2与定尺1相对平行移动，对A、B、C、D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压(即A、B、C、D激励相的激励信号引线中分别通入相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励信号)，激励信号经过激励电极11与感应电极21之间的耦合电场，在感应电极21的A、B、C、D感应组上各产生一路行波信号(总共四路行波信号)，四路行波信号经硬件电路处理成四路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经处理换算成直线位移值。
实施例2：如图6至图8所示的电容式直线位移传感器，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：感应电极21中的感应极片的形状为平行四边形，该平行四边形由两条相同的斜线段在起止点与前后两条长度为1mm的直线段围成，两条相同的斜线段的起始点之间的距离为1mm、终止点之间的距离为1mm，每条斜线段沿测量方向的长度为4mm、沿前后方向的宽度为18mm，则感应极片沿测量方向的长度为5mm、沿前后方向的宽度为18mm。
实施例3：如图9至图11所示的电容式直线位移传感器，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：感应电极21中的感应极片的形状为矩形，矩形沿测量方向的长度为1mm、沿前后方向的宽度为18mm。
实施例4：如图12至图14所示的电容式直线位移传感器，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：感应电极21中的感应极片的形状为两条幅值相等、相位相反的正弦曲线在区间围成的封闭轴对称图形(即双正弦形)，其中，该正弦曲线的周期T4＝W＝2mm，每个感应极片沿测量方向的长度为1mm、沿前后方向的宽度为18mm。
实施例5：如图15至图17所示的电容式直线位移传感器，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：感应电极21由一排大小相同、极距为的感应极片沿测量方向等间距(该间距为/>)排列组成，感应极片的形状为/>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(即斜余弦形)，两条相同的半周期余弦曲线段的起始点之间的距离为/>终止点之间的距离为/>其中，该余弦曲线的周期T2＝4W＝8mm，感应极片沿测量方向的长度为/>沿前后方向的宽度为18mm；感应电极的对极数M2＝5，每相邻的三个感应极片形成一个对极，则总共有15个感应极片。n2依次取0至4的所有整数，第3n2+1号感应极片(即第1、4、7、...、13号感应极片)通过第一条感应信号连接线连成一组，组成A感应组，第3n2+2号感应极片(即第2、5、8、...、14号感应极片)通过第二条感应信号连接线连成一组，组成B感应组，第3n2+3号感应极片(即第3、6、9、...、15号感应极片)通过第三条感应信号连接线连成一组，组成C感应组，第一条感应信号连接线、第二条感应信号连接线、第三条感应信号连接线并排位于同一布线层。
如图17、图18所示，测量时，动尺2与定尺1相对平行移动，对A、B、C、D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压(即A、B、C、D激励相的激励信号引线中分别通入相位依次相差90°的四路同频等幅正弦激励信号)，激励信号经过激励电极11与感应电极21之间的耦合电场，在感应电极21的A、B、C感应组上各产生一路行波信号(总共三路行波信号)，三路行波信号经硬件电路处理成三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经处理换算成直线位移值。
实施例6：如图19至图21所示的电容式直线位移传感器，其测量原理以及大部分结构与实施例5相同，不同之处在于：感应电极21中的感应极片的形状为平行四边形，该平行四边形由两条相同的斜线段在起止点与前后两条长度为的直线段围成，两条相同的斜线段的起始点之间的距离为/>终止点之间的距离为/>每条斜线段沿测量方向的长度为4mm、沿前后方向的宽度为18mm，则感应极片沿测量方向的长度为/>沿前后方向的宽度为18mm。
实施例7：如图22至图24所示的电容式直线位移传感器，其测量原理以及大部分结构与实施例5相同，不同之处在于：感应电极21中的感应极片的形状为矩形，矩形沿测量方向的长度为沿前后方向的宽度为18mm。
实施例8：如图25至图27所示的电容式直线位移传感器，其测量原理以及大部分结构与实施例5相同，不同之处在于：感应电极21中的感应极片的形状为两条幅值相等、相位相反的正弦曲线在区间围成的封闭轴对称图形(即双正弦形)，其中，该正弦曲线的周期/>每个感应极片沿测量方向的长度为/>沿前后方向的宽度为18mm。
Claims (4)
1.一种电容式直线位移传感器的动尺，包括动尺基体(22)和设置在动尺基体表面的感应电极(21)，所述感应电极(21)由一排大小相同的感应极片沿测量方向等间距排列组成；其特征是：所述感应极片的极距为第3n2+1号感应极片连成一组，组成A感应组，第3n2+2号感应极片连成一组，组成B感应组，第3n2+3号感应极片连成一组，组成C感应组，n2依次取0至M2-1的所有整数，M2表示感应电极的对极数；所述感应极片的形状为/>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两条前后长度为/>的直线段围成的封闭图形，其中，该余弦曲线的周期T2＝4W，W表示定尺的激励电极中的矩形极片的极距，激励电极由一排大小相同、极距为W的矩形极片沿测量方向等间距排列组成。
2.一种电容式直线位移传感器，其特征是：包括定尺(1)和如权利要求1所述的动尺(2)，定尺(1)包括定尺基体(12)和设置在定尺基体表面的激励电极(11)，设置有感应电极的动尺基体表面与设置有激励电极的定尺基体表面正对平行，并留有间隙，感应电极(21)与激励电极(11)正对，所述激励电极(11)由一排大小相同、极距为W的矩形极片沿测量方向等间距排列组成；其中，第4n1+1号矩形极片通过A相激励信号引线连成一组，组成A激励相，第4n1+2号矩形极片通过B相激励信号引线连成一组，组成B激励相，第4n1+3号矩形极片通过C相激励信号引线连成一组，组成C激励相，第4n1+4号矩形极片通过D相激励信号引线连成一组，组成D激励相，n1依次取0至M1-1的所有整数，M1表示激励电极的对极数；所述A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的一侧，所述B相激励信号引线与D相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的另一侧；测量时，A、B、C、D激励相上分别施加四路相位依次相差90°的同频等幅正弦激励信号，动尺与定尺相对移动，A、B、C感应组上产生三路行波信号，三路行波信号经硬件电路处理成三路方波信号后，输入FPGA信号处理系统，经处理换算成直线位移值。
3.根据权利要求2所述的电容式直线位移传感器，其特征是：所述第4n1+1号矩形极片的后端部设有第一A相过孔、后侧设有第二C相过孔，第4n1+3号矩形极片的后端部设有第一C相过孔、后侧设有第二A相过孔，M1个第一A相过孔与M1个第一C相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的后端边沿平行的同一直线上，M1个第二A相过孔与M1个第二C相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的后端边沿平行的同一直线上，相邻的第一A相过孔与第二A相过孔通过所述A相激励信号引线相连，使所述第4n1+1号矩形极片连接成一组，组成所述A激励相，相邻的第一C相过孔与第二C相过孔通过所述C相激励信号引线相连，使所述第4n1+3号矩形极片连接成一组，组成所述C激励相；所述第4n1+2号矩形极片的前端部设有第一B相过孔、前侧设有第二D相过孔，第4n1+4号矩形极片的前端部设有第一D相过孔、前侧设有第二B相过孔，M1个第一B相过孔与M1个第一D相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的前端边沿平行的同一直线上，M1个第二B相过孔与M1个第二D相过孔沿测量方向等间距分布且其中心处于与矩形极片的前端边沿平行的同一直线上，相邻的第一B相过孔与第二B相过孔通过所述B相激励信号引线相连，使所述第4n1+2号矩形极片连接成一组，组成所述B激励相，相邻的第一D相过孔与第二D相过孔通过所述D相激励信号引线相连，使所述第4n1+4号矩形极片连接成一组，组成所述D激励相。
4.根据权利要求3所述的电容式直线位移传感器，其特征是：
所述设在第4n1+1号矩形极片的后端部的第一A相过孔与设在第4n1+1号矩形极片的后侧的第二C相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n1+3号矩形极片的后端部的第一C相过孔与设在第4n1+3号矩形极片的后侧的第二A相过孔在前后方向对齐；所述M1个第一A相过孔的中心与M1个第一C相过孔的中心所处的直线到矩形极片的后端边沿的距离为d1，所述M1个第二A相过孔的中心与M1个第二C相过孔的中心所处的直线到矩形极片的后端边沿的距离为d2，所述d1＝d2；
所述设在第4n1+2号矩形极片的前端部的第一B相过孔与设在第4n1+2号矩形极片的前侧的第二D相过孔在前后方向对齐，所述设在第4n1+4号矩形极片的前端部的第一D相过孔与设在第4n1+4号矩形极片的前侧的第二B相过孔在前后方向对齐；所述M1个第一B相过孔的中心与M1个第一D相过孔的中心所处的直线到矩形极片的前端边沿的距离为d3，所述M1个第二B相过孔的中心与M1个第二D相过孔的中心所处的直线到矩形极片的前端边沿的距离为d4，所述d3＝d4。
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