CN113295080A - 位移传感器、位移分析系统及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种位移传感器、位移分析系统及分析方法，所述位移传感器包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异。本发明提供了一种新的非接触式的位移计量方法，结构简单、安装方便，通过电感阵列与移动金属件发生相对移动时，导致电感阵列中不同位置的电感在LC振荡时受到的涡流与互感效应发生变化，从而引起不同电感在LC振荡幅度上的差异，并根据该差异检测移动金属件的移动信息。

Description

位移传感器、位移分析系统及分析方法

技术领域

本发明涉及位移检测的技术领域，涉及一种位移检测方法，特别是涉及一种位移传感器、位移分析系统及分析方法。

背景技术

位移是和物体在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围非常广泛，通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式或霍尔传感器来检测。目前，位移传感器根据运动方式分为直线位移传感器和角度位移传感器。其中，基于工作原理的不同，角位移传感器主要包括以下几种：(1)将角度变化量的测量变为电阻变化测量的变阻器式角位移传感器；(2)将角度变化量的测量变为电容变化的测量的面积变化型电容角位移传感器；(3)将角度变化量的测量变为感应电动势变化量的测量的磁阻式角位移传感器等等。它的设计独特，在不使用诸如滑环、叶片、接触式游标、电刷等易磨损的活动部件的前提下仍可保证测量精度。目前，各行各业对角位移测量提出了多种新的检测方法，但在检测精度和可靠性上还有待进一步提高。

因此，如何提供一种位移传感器、位移分析系统及分析方法，以提供一种新型的结构简单的位移检测装置，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种位移传感器、位移分析系统及分析方法，用于提供一种新型的结构简单的位移检测装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种位移传感器，所述位移传感器包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异。

于本发明的一实施例中，所述位移传感器作为一种角位移传感器：所述传感元件包括由至少三个电感所组成的电感阵列；所述移动金属件为转盘，用于与所述传感元件发生相对转动。

于本发明的一实施例中，所述金属区域包括多个子区域，各子区域间隔分布；或各子区域连续分布。

于本发明的一实施例中，当所述各子区域与所述转盘上的非金属区域间隔分布时，所述电感阵列中的电感数目为偶数；所述电感阵列中相邻电感作为一对形成所述各电感对；所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析。

于本发明的一实施例中，当所述各子区域连续分布时，所述电感阵列中的电感数目为奇数或偶数；当电感数目为偶数时，所述电感阵列中呈中心对称的电感作为一对形成所述各电感对；所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析；当电感数目为奇数时，所述电感阵列中两两相邻的电感作为一对形成所述各电感对；所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析。

于本发明的一实施例中，当所述各子区域间隔分布时，所述转盘为中心对称图形；当所述各子区域连续分布时，所述转盘为轴对称图形。

于本发明的一实施例中，所述驱动与处理电路包括：电容子电路、电感分对驱动选择子电路、负阻驱动子电路、幅度探测子电路和比较输出子电路；所述电容子电路用于与所述电感阵列中的电感组成LC振荡电路；所述电感分对驱动选择子电路用于分时依次选择所述各电感对接入所述电感分对驱动选择子电路中；所述负阻驱动子电路用于提供负电阻，维持LC振荡；所述幅度探测子电路用于检测每一对LC振荡电路的振荡幅度；所述比较输出子电路用于比较并输出所述各电感对的LC振荡幅度的差异。

于本发明的一实施例中，所述位移传感器为线性位移传感器：所述传感元件包括由至少两个电感所组成的电感阵列，多个所述电感以线性阵列方式排布。

本发明另一方面提供一种位移分析系统，所述位移分析系统包括：位移传感器，用于输出各电感对的LC振荡幅度的差异；所述位移传感器包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异；位移分析设备，与至少一个所述位移传感器通信相连，用于获取所述位移传感器输出的各电感对的LC振荡幅度的差异；所述位移设备还用于结合预设的差异信息与位移的对应关系，根据所述各电感对的LC振荡幅度的差异确定所述移动金属件的移动信息。

本发明最后一方面提供一种位移分析方法，所述位移分析方法包括：获取位移传感器输出的各电感对的LC振荡幅度的差异；所述位移传感器包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异；结合预设的差异信息与位移的对应关系，根据所述各电感对的LC振荡幅度的差异确定所述移动金属件的移动信息。

如上所述，本发明所述的位移传感器、位移分析系统及分析方法，具有以下有益效果：

1.与现有技术的阻尼衰减振荡相比，本发明通过负阻驱动电路可以将振荡持续一段时间从而提高了位移传感器检测系统整体的可靠性。

2.尽可能减少了传感元件，节省空间与成本。

3.提供了一种新的非接触式的位移计量方法，结构简单、安装方便，通过在不同时刻驱动多对电感，并且区分每一对电感在振荡时受到的涡流与互感效应不同，所产生的LC振荡电压幅度不同，以此来检测移动金属件的位移信息。

附图说明

图1显示为本发明的位移传感器于线性位移传感器实施例中的结构示意图。

图2显示为本发明的位移传感器于角位移传感器实施例中的结构示意图。

图3显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的第一种电感排布方式示意图。

图4显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的第二种电感排布方式示意图。

图5显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的一种金属分区示意图。

图6显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的另一种金属分区示意图。

图7显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的电感分对示意图。

图8显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的角度匹配示意图。

图9显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的结构示意图。

图10显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的进行电感驱动与信号处理的电路原理图。

图11显示为本发明的位移分析系统于一实施例中的结构原理图。

图12显示为本发明的位移分析设备于一实施例中的结构示意图。

图13显示为本发明的位移分析方法于一实施例中的原理流程图。

图14显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的顺时钟转动时序图。

图15显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的逆时钟转动时序图。

元件标号说明

2 位移分析系统

21 位移传感器

22 位移分析设备

S11～S12 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明在移动金属件与传感元件发生相对移动，移动金属件在一对所述电感产生LC振荡时，会产生感应涡流电流，并与所述电感产生相互作用，从而引起电感的LC振荡幅度变化，依据电感与移动金属件的相对位置，各电感对的振荡幅度变化不同，比较分析各电感对的LC振荡幅度的差异变化，得出移动金属件的移动信息。

以下将结合图1至图15详细阐述本实施例的一种位移传感器、位移分析系统及分析方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的位移传感器、位移分析系统及分析方法。

本发明所述的位移传感器包括：传感元件、移动金属件和驱动预处理电路。

所述传感元件包括由至少两个电感所组成的电感阵列。

所述移动金属件设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动。

所述驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异。

需要说明的是，本发明的位移传感器根据电感阵列中电感的排布方式不同构成不同类型的位移传感器，并且可以通过位移传感器检测与物体位置发变化相关的任何物理量。例如，多个电感圆形阵列时，构成角位移传感器；多个电感线性阵列时，构成线性位移传感器或周期性位移传感器，周期性位移传感器用于感知移动物体的往返运动信息；多个电感进行不同的线、面、体的阵列排布，以检测移动金属件在线性轨迹、面上的移动情况以及整个空间的位置移动情况。本发明以角位移传感器为具体实施例结合图2至图10进行详细描述。

请参阅图1，显示为本发明的位移传感器于线性位移传感器实施例中的结构示意图。如图1所示，电感L1、L2、L3和L4线性阵列排布，组成电感阵列，可水平移动的金属片与电感阵列发生相对移动，不同位置的电感L1、L2、L3和L4在LC振荡时受到的涡流与互感效应发生变化，将这四个电感中两两相邻的电感组成一对，如L1\L2、L2\L3、L3\L4的三对电感，分时去一一驱动每一对电感进行LC振荡，根据电感对的LC振荡幅度的差异确定金属片的线性水平位移。

请参阅图2，显示为本发明的位移传感器于角位移传感器实施例中的结构示意图。所述角位移传感器应用于计量产品或其他需要角位移检测的场景中。所述角位移传感器包括：传感元件、转盘和驱动与处理电路，所述传感元件包括由至少三个电感所组成的电感阵列；所述移动金属件为转盘，用于与所述传感元件发生相对转动；所述驱动与处理电路与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异。如图2所示，传感元件与转盘的结构运动关系为：传感元件与转盘相对设置，含有部分金属的转盘在随转动轴A转动时，与传感元件发生相对转动。其中，传感元件包括电感阵列。

具体地，所述角位移传感器包括数个印刷在PCB上的电感L1\L2\L3\L4，一个可绕转动轴A转动的圆形或中心对称形状的转盘。通过驱动位于转盘上(下)方的电感产生LC振荡，电感在振荡过程中，会与下(上)方转盘上的金属部分产生涡流与互感效应。当转盘转动时，金属部分与电感阵列L1\L2\L3\L4的相对位置不停变换，从而导致不同电感在振荡时的受到的涡流与互感效应产生变化。通过检测这一变化，就可以检测出转盘的转速以及方向或其他角位移信息。

需要说明的是，转盘为圆形或中心对称形状仅为本发明的具体实施方式，此外，所述转盘与所述传感元件的形状相同或者在不影响所述角位移传感器原理的实现的基础上存在形状的差异。所述转盘与所述传感元件的形状为规则形状或者在不影响所述角位移传感器原理的实现的基础上可以是不规则形状，将不规则形状近似化成最相似的规则形状实现本发明中角位移传感器的原理。

在本实施例中，多个所述电感成对排布于所述电路板上，所述电感呈螺旋状。电感设置于电路板上的方式包括PCB的印刷蚀刻、铺设、焊接或其他可实现电感与电路板连接的方式。

当所述电感为PCB走线方式时，每一对所述电感的绕圈方式和走线参数相同，所述走线参数包括走线宽度、走线间距、走线面积和走线的铜箔厚度。

请参阅图3和图4，分别显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的第一种电感排布方式示意图和本发明的角位移传感器于一实施例中的第二种电感排布方式示意图。所述电感阵列由至少三个电感所组成。图3将圆形传感元件区域三等分，每一个三分之一区域有一个电感；图4(a)中将圆形传感元件区域四等分，每一个四分之一区域设有一个电感；图4(b)中将圆形传感元件区域六等分，每一个六分之一区域设有一个电感。图3和图4中的电感与电容组成LC振荡电路的方式包括：每一个等分的区域相应设有一个电容，与该区域的电感组成LC电路；或在所有电感对的公共连接端设有电容，使多个电感对共用一组电容。

所述转盘设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对转动；所述转盘上设有金属区域。

在本实施例中，所述转盘上设置金属区域的方式包括：所述转盘的一面部分覆盖有金属层或所述转盘的一部分为金属材质。

在本实施例中，所述金属区域包括多个子区域，各子区域间隔分布；或各子区域连续分布。

优选地，当所述各子区域间隔分布时，所述转盘为中心对称图形；当所述各子区域连续分布时，所述转盘为轴对称图形。

请参阅图5和图6，分别显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的一种金属分区示意图和本发明的角位移传感器于一实施例中的另一种金属分区示意图。图5中(a)、(b)、(c)由通过其圆心或中心点的一条直线分成面积相等，形状相同的两块，其中一块覆盖有金属或由金属组成；图6中(a)、(b)、(c)由关于其圆心或中心点中心对称，具有图5中相同的N的分支数，每一个分支与图5中一个区域近似，这些分支上均覆盖金属或由金属组成。例如，若有4个电感，即2对电感，N＝2时，此时，图5和图6中的圆形转盘都可以看作4等分，区别为：图5中等分的金属区域相邻分布，图6中等分的金属区域与非金属区域间隔分布。N＝3时的正六边形转盘、N＝4时的正八边形转盘同理。需要说明的是，本发明中所涉及的N仅表示相应附图中的数量关系，不具有明确的物理意义。

在本实施例中，转盘的金属区域分布方式不同，电感分对的方式也不同，具体包括：

(1)当所述各子区域与所述转盘上的非金属区域间隔分布时，所述电感阵列中的电感数目为偶数。

所述电感阵列中相邻电感作为一对形成所述各电感对。

所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析。

(2)当所述各子区域连续分布时，所述电感阵列中的电感数目为奇数或偶数。

当电感数目为偶数时，所述电感阵列中呈中心对称的电感作为一对形成所述各电感对；所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析。

请参阅图7，显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的电感分对示意图。如图7所示，图7(a)中取N＝2且4个电感L1、L2、L3、L4组成圆形区域的情况进行分对举例。当转盘为图7(b)圆形转盘1时，电感分对为L1+L2、L3+L4；当转盘为图7(c)圆形转盘2时，电感分对为L1+L3、L2+L4。当电感数目为偶数时，比如有L1，L2，L3，L4四个电感，其分对方式没有重复的电感进入不同对。

当电感数目为奇数时，所述电感阵列中两两相邻的电感作为一对形成所述各电感对；所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析。

具体地，结合图2所示电感排布方式，当电感数目为奇数时，比如有L1，L2，L3三个电感，其分对方式就是L1与L2，L2与L3，L3与L1，即有重复的电感进入不同电感对。

请参阅图8，显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的角度匹配示意图。如图8所示，呈现了半金属圆形转盘每转过1/8圈时，两组电感感应输出的情况。在这一实施例中电感分对为L1+L2、L3+L4，且圆形转盘的多个金属分区相邻。用Vosc1、Vosc2、Vosc3、Vosc4分别表现电感L1～L4进行LC振荡时的幅度，当转盘处于0/8的位置时，Vosc1>Vosc2，Vosc3<Vosc4；转盘处于1/8的位置时，Vosc1>Vosc2，Vosc3＝Vosc4；转盘处于2/8的位置时，Vosc1>Vosc2，Vosc3>Vosc4；转盘处于3/8的位置时，Vosc1＝Vosc2，Vosc3>Vosc4转盘处于4/8的位置时，Vosc1<Vosc2，Vosc3>Vosc4；转盘处于5/8的位置时，Vosc1<Vosc2，Vosc3＝Vosc4；转盘处于6/8的位置时，Vosc1<Vosc2，Vosc3<Vosc4；转盘处于7/8的位置时，Vosc1＝Vosc2，Vosc3<Vosc4。

所述驱动与处理电路与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感对的LC振荡幅度的差异。

请参阅图9，显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的结构示意图。如图9所示，将圆形转盘进行四等分，在每一个分区设置一组电感和电容，即L1与C1、L2与C2、L3与C3、L4与C4。圆形转盘与外部的传感器驱动与测量电路(驱动与处理电路)通过S1、S2、S3、S4、VCOM电连接，传感器驱动与测量电路(驱动与处理电路)通过COMP12输出L1 C1和L2 C2这两个振荡电压的大小关系；通过COMP34输出L3C3和L4 C4这两个振荡电压的大小关系。开关S1、S2、S3、S4为MOS管或其他用于开关的器件。在该实施例中，圆形转盘为4层板，如图8所示，包括第一层金属、第二层金属设置电感，第三层金属用作走线层。需要说明的是，4层板仅为本发明的一种具体的实施方式，单层、两层及两层以上的多层板也在本发明的保护范围内。

需要说明的是，电容C1、C2、C3和C4固定于传感元件上仅为本发明的一种具体实施方式，例如将电容设于传感器驱动与测量电路中等电容C1、C2、C3和C4与相应电感L1、L2、L3和L4组成LC振荡电路的其他形式也包括在本发明的保护范围内。此外，电容的数目可以与电感的数目相同，也可以多电感对共用同一组电容。例如，L1、L2驱动时与C1、C2组成LC振荡电路，L3、L4驱动时也与C1、C2组成LC振荡电路，以实现通过分时驱动不同的电感对共用同一对电容。

请参阅图10，显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的进行电感驱动与信号处理的电路原理图。在本实施例中，所述驱动与处理电路包括：电容子电路、电感分对驱动选择子电路、负阻驱动子电路、幅度探测子电路和比较输出子电路。

所述电容子电路用于与所述电感阵列中的电感组成LC振荡电路。

所述电感分对驱动选择子电路用于分时依次选择所述各电感对接入所述电感分对驱动选择子电路中。所述电感分对驱动选择子电路包括多个连接和断开不同的电感的开关S1、S2、S3、S4。开关包括MOS管或其它可用于开关作用的器件。

所述负阻驱动子电路用于提供负电阻，维持LC振荡。所述负阻驱动子电路包括成对晶体管组成的负阻驱动电路或其他可产生负阻效应的电路。

所述幅度探测子电路用于检测每一对LC振荡电路的振荡幅度。

所述比较输出子电路用于比较并输出所述各电感对的LC振荡幅度的差异。

如图10所示，L1在S1接通后，与C1构成一组LC振荡电路，L2在S2接通后，与C2构成一组LC振荡电路，且L1与L2为一对电感，通过直流稳压电源提供电压。-R表示负阻驱动子电路，-R的两端分别连接S1、S2、S3和S4的一端，从而使L1、L2、L3、L4分时接通后与电容组成LC振荡电路产生一个振荡电平，两个幅度探测器分别检测L1与C1产生的振荡电平和L2与C2产生的振荡电平，两个幅度探测器的值输入比较器进行比较输出，并通过锁存器最终输出COMP12，即L1与C1产生的振荡电平和L2与C2产生的振荡电平的比较结果。当S3\S4闭合，S1\S2断开时同理。通过开关S1、S2、S3、S4实现通断，以使得每一对电感驱动的时间不同，电感阵列中的电感因分时分对驱动，可共享驱动与处理电路中的电容子电路、电感分对驱动选择子电路、负阻驱动子电路、幅度探测子电路和比较输出子电路。

如图10所示，当S1\S2闭合，S3\S4断开时的电路原理，当驱动电路接入电感为L1\L2，转盘角度处于图8的2/8时，L1正下方无金属，如图10中圆盘上半部分空白处，L2正下方全部被金属占据，如图10中圆盘下半部分阴影处。由于L2位置更接近金属，电感的等效串联电阻会比L1更大(L₂＝L₁+ΔL，R₂＝R₁+ΔR)，从而使LC2的振荡波形Vosc2的幅度要小于LC1的Vosc1(即Vosc1>Vosc2)，此时锁存比较器输出COMP12为高电平。同理，当驱动电路接入电感为L3\L4，转盘角度处于2/8时，由于L4位置更接近金属，电感的等效串联电阻会比L3更大(L₄＝L₃+ΔL，R₄＝R₃+ΔR)，Vosc3>Vosc4，锁存比较器输出COMP34为高电平。其中，Vosc1振荡电压是一个正弦变化的电信号，Vout1是Vosc1经过幅度探测器探测得到的幅度直流电平，Vout2同理。

请参阅图11，显示为本发明的位移分析系统于一实施例中的结构原理图。本发明所述的位移分析系统2包括：位移传感器21和位移分析设备22。

所述位移传感器21用于输出各电感对的LC振荡幅度的差异。

所述位移传感器21包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异。

所述位移分析设备22与至少一个所述位移传感器21通信相连，用于获取所述位移传感器输出的各电感对的LC振荡幅度的差异；所述位移设备还用于结合预设的差异信息与位移的对应关系，根据所述各电感对的LC振荡幅度的差异确定所述移动金属件的移动信息。

请参阅图12，显示为本发明的位移分析设备于一实施例中的结构示意图。如图12所示，所述位移分析设备22包括处理器、存储器、通信接口或/和系统总线；存储器和通信接口通过系统总线与处理器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于和其他设备进行通信，处理器用于运行计算机程序，使所述角位移分析设备执行所述角位移分析方法的各个步骤。

请参阅图13，显示为本发明的位移分析方法于一实施例中的原理流程图。如图13所示，本发明所述的位移分析方法包括：

S11，获取位移传感器输出的各电感对的LC振荡幅度的差异。

在本实施例中，所述位移传感器包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异。

S12，结合预设的差异信息与位移的对应关系，根据所述各电感对的LC振荡幅度的差异确定所述移动金属件的移动信息。

所述位移分析方法以角位移的分析方法为具体实施方式进行描述。请参阅图14和图15，分别显示为本发明的角位移传感器于一实施例中的顺时钟转动时序图和本发明的角位移传感器于一实施例中的逆时钟转动时序图。当转盘按照顺时钟方向转动，COMP12和COMP34输出的波形如图14所示。当转盘按照逆时钟方向转动，COMP12和COMP34输出的波形如图15所示。图14中，转盘由5/8转到3/8位置实际旋转了1/4圈，在此过程中(Comp12，Comp34)的电平组合状态为(0，1)；转盘由3/8转到1/8位置实际旋转了1/4圈，在此过程中(Comp12，Comp34)的电平组合状态为(1，1)；转盘由1/8转到7/8位置实际旋转了1/4圈，在此过程中(Comp12，Comp34)的电平组合状态为(1，0)；转盘由7/8转到5/8位置实际旋转了1/4圈，在此过程中(Comp12，Comp34)的电平组合状态为(0，0)，以此在旋转一圈的过程中实现不同的电平组合。图15中转盘逆时针转动同理。

本发明所述的位移分析方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

本发明所述的位移分析系统可以实现本发明所述的位移分析方法，但本发明所述的位移分析方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的位移分析系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明所述位移传感器、位移分析系统及分析方法提供了一种新的非接触式的位移计量方法，结构简单、安装方便，通过电感阵列与移动金属件发生相对移动时，导致电感阵列中不同位置的电感在LC振荡时受到的涡流与互感效应发生变化，从而引起不同电感在LC振荡幅度上的差异。分时驱动电感阵列中的几对电感，并通过信号处理电路在不同时刻把某对电感LC振荡的幅度差异转换成数字输出波形来检测移动金属件的位移信息。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种位移传感器，其特征在于，所述位移传感器包括：

传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；

移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；

驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异。

2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述位移传感器作为一种角位移传感器：

所述传感元件包括由至少三个电感所组成的电感阵列；

所述移动金属件为转盘，用于与所述传感元件发生相对转动。

3.根据权利要求2所述的位移传感器，其特征在于：所述金属区域包括多个子区域，各子区域间隔分布；或各子区域连续分布。

4.根据权利要求3所述的位移传感器，其特征在于：当所述各子区域与所述转盘上的非金属区域间隔分布时，所述电感阵列中的电感数目为偶数；

所述电感阵列中相邻电感作为一对形成所述各电感对；

所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析。

5.根据权利要求3所述的位移传感器，其特征在于：当所述各子区域连续分布时，所述电感阵列中的电感数目为奇数或偶数；

当电感数目为偶数时，所述电感阵列中呈中心对称的电感作为一对形成所述各电感对；所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析；

当电感数目为奇数时，所述电感阵列中两两相邻的电感作为一对形成所述各电感对；所述驱动与处理电路分时依次对所述各电感对进行驱动和LC振荡幅度的差异分析。

6.根据权利要求3所述的位移传感器，其特征在于：当所述各子区域间隔分布时，所述转盘为中心对称图形；当所述各子区域连续分布时，所述转盘为轴对称图形。

7.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述驱动与处理电路包括：电容子电路、电感分对驱动选择子电路、负阻驱动子电路、幅度探测子电路和比较输出子电路；

所述电容子电路用于与所述电感阵列中的电感组成LC振荡电路；

所述电感分对驱动选择子电路用于分时依次选择所述各电感对接入所述电感分对驱动选择子电路中；

所述负阻驱动子电路用于提供负电阻，维持LC振荡；

所述幅度探测子电路用于检测每一对LC振荡电路的振荡幅度；

所述比较输出子电路用于比较并输出所述各电感对的LC振荡幅度的差异。

8.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述位移传感器为线性位移传感器：

所述传感元件包括由至少两个电感所组成的电感阵列，多个所述电感以线性阵列方式排布。

9.一种位移分析系统，其特征在于，所述位移分析系统包括：

位移传感器，用于输出各电感对的LC振荡幅度的差异；

所述位移传感器包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异；

位移分析设备，与至少一个所述位移传感器通信相连，用于获取所述位移传感器输出的各电感对的LC振荡幅度的差异；所述位移设备还用于结合预设的差异信息与位移的对应关系，根据所述各电感对的LC振荡幅度的差异确定所述移动金属件的移动信息。

10.一种位移分析方法，其特征在于，所述位移分析方法包括：

获取位移传感器输出的各电感对的LC振荡幅度的差异；所述位移传感器包括：传感元件，包括由至少两个电感所组成的电感阵列；移动金属件，设置于所述传感元件的一侧，用于与所述传感元件发生相对移动；驱动与处理电路，与所述传感元件电连接，用于驱动所述传感元件产生LC振荡，并分析各电感的LC振荡幅度的差异；

结合预设的差异信息与位移的对应关系，根据所述各电感对的LC振荡幅度的差异确定所述移动金属件的移动信息。

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