CN114739276B - 一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器 - Google Patents

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CN114739276B CN202210456995.7A CN202210456995A CN114739276B CN 114739276 B CN114739276 B CN 114739276B CN 202210456995 A CN202210456995 A CN 202210456995A CN 114739276 B CN114739276 B CN 114739276B
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Abstract

本发明公开了一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，包括动尺和定尺，定尺为由定阵面沿X方向、Y方向切割而成的矩形结构，定阵面包括定阵面基体和嵌在该定阵面基体上的m×n个电涡流金属反射片，电涡流金属反射片的形状为矩形，m×n个电涡流金属反射片排列成在X'方向等间隔的m行和在Y'方向等间隔的n列；动尺包括动尺基体和布置在动尺基体上的四个平面矩形螺旋线圈，四个平面矩形螺旋线圈排列成在X'方向等间隔的两行和在Y'方向等间隔的两列。其能简化结构、提高适用性，并且减小加工工艺对测量结果的影响，提高测量精度。

Description

一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器
技术领域
本发明属于直线位移精密测量领域，具体涉及一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器。
背景技术
现有的绝对式直线位移传感器主要有两种：第一种、基于光学原理的绝对式直线位移传感器，即绝对式光栅；第二种、电容式绝对直线位移传感器。虽然绝对式光栅技术已经较为成熟，但其测量精度依赖码道刻画精度和加工工艺，且制造成本较高，在工作时易受振动、粉尘等环境因素影响；电容式绝对直线位移传感器测量精度受介电常数影响极大，在使用时对环境要求较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，以简化结构，提高测量精度。
本发明所述的一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，包括动尺和定尺，动尺与定尺正对平行，且留有间隙；设定X方向为测量方向，平行于定尺且垂直于X方向为Y方向，X'方向为X方向顺时针旋转45°后的方向，Y'方向为Y方向顺时针旋转45°后的方向。
所述定尺为由定阵面沿X方向、Y方向切割而成的矩形结构，定尺在X方向的长度为
Figure BDA0003620781370000011
在Y方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000012
定阵面包括定阵面基体和嵌在该定阵面基体上的m×n个电涡流金属反射片，电涡流金属反射片的形状为矩形，m×n个电涡流金属反射片排列成在X'方向等间隔的m行和在Y'方向等间隔的n列(即m×n个电涡流金属反射片在X'OY'坐标系下的定阵面基体上按照m×n的矩阵排列)，电涡流金属反射片在X'方向的长度为/>
Figure BDA0003620781370000013
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000014
在X'方向上相邻两个电涡流金属反射片的中心距为W1，在Y'方向上相邻两个电涡流金属反射片的中心距为W2；其中，m×W1＝n×W2，m与n互为质数，则定阵面上X′方向的对极数为m、Y′方向的对极数为n，W1表示传感器在X′方向上的极距(节距)，W2表示传感器在Y′方向上的极距(节距)。
所述动尺包括动尺基体和布置在动尺基体上的四个平面矩形螺旋线圈，四个平面矩形螺旋线圈排列成在X'方向等间隔的两行和在Y'方向等间隔的两列(即四个平面矩形螺旋线圈在X'OY'坐标系下的动尺基体上按照2×2的矩阵排列)，平面矩形螺旋线圈在X′方向的长度为
Figure BDA0003620781370000015
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000016
在X'方向上两个平面矩形螺旋线圈的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000017
在Y'方向上两个平面矩形螺旋线圈的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000018
Figure BDA0003620781370000019
的中心距和/>
Figure BDA00036207813700000110
的中心距既避免了相邻两个平面矩形螺旋线圈因同时位于一块电涡流金属反射片上方而产生互相影响，又能使动尺的整体结构尺寸最小，从而能减小传感器整体体积。
四个平面矩形螺旋线圈中分别通入相同的交流激励电信号，在动尺表面产生既随时间变化又随动尺移动而移动的磁场(即包含时间量和空间量的磁场)。当四个平面矩形螺旋线圈处于电涡流金属反射片上方时，电涡流金属反射片会产生涡流磁场，同时涡流磁场反作用于四个平面矩形螺旋线圈，致使四个平面矩形螺旋线圈的阻抗发生变化。当动尺相对定尺沿X方向平行移动时，四个平面矩形螺旋线圈与电涡流金属反射片的正对面积随位移变化而变化，相应的四个平面矩形螺旋线圈的阻抗随位移变化而呈周期性变化，通过交流电桥将四个平面矩形螺旋线圈的阻抗转换成四路电信号U1、U2、U3、U4，经信号处理系统处理后得到动尺相对定尺在X方向的绝对直线位移值。
本发明所述的另一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，包括动尺和定尺，动尺与定尺正对平行，且留有间隙；设定X方向为测量方向，平行于定尺且垂直于X方向为Y方向，X'方向为X方向顺时针旋转45°后的方向，Y'方向为Y方向顺时针旋转45°后的方向。
所述定尺为由定阵面沿X方向、Y方向切割而成的矩形结构，定尺在X方向的长度为
Figure BDA0003620781370000021
在Y方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000022
定阵面包括定阵面基体和嵌在该定阵面基体上的m×n个电涡流金属反射片，电涡流金属反射片的形状为矩形，m×n个电涡流金属反射片排列成在X'方向等间隔的m行和在Y'方向等间隔的n列(即m×n个电涡流金属反射片在X'OY'坐标系下的定阵面基体上按照m×n的矩阵排列)，电涡流金属反射片在X'方向的长度为/>
Figure BDA0003620781370000023
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000024
在X'方向上相邻两个电涡流金属反射片的中心距为W1，在Y'方向上相邻两个电涡流金属反射片的中心距为W2；其中，m×W1＝n×W2，m与n互为质数，则定阵面上X′方向的对极数为m、Y′方向的对极数为n，W1表示传感器在X′方向上的极距(节距)，W2表示传感器在Y′方向上的极距(节距)。
所述动尺包括动尺基体和布置在动尺基体上的四个互感式传感单元，四个互感式传感单元排列成在X'方向等间隔的两行和在Y'方向等间隔的两列(即四个互感式传感单元在X'OY'坐标系下的动尺基体上按照2×2的矩阵排列)，互感式传感单元在X′方向的长度为
Figure BDA0003620781370000025
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000026
在X'方向上两个互感式传感单元的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000027
在Y'方向上两个互感式传感单元的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000028
Figure BDA0003620781370000029
的中心距和/>
Figure BDA00036207813700000210
的中心距既避免了相邻两个互感式传感单元因同时位于一块电涡流金属反射片上方而产生互相影响，又能使动尺的整体结构尺寸最小，从而能减小传感器整体体积。
四个互感式传感单元的激励端分别通入相同的交流激励电信号，在动尺表面产生既随时间变化又随动尺移动而移动的磁场。当四个传单单元处于电涡流金属反射片上方时，电涡流金属反射片会产生涡流磁场，同时涡流磁场反作用于四个互感式传感单元，四个互感式传感单元产生相应的感应电流。当动尺相对定尺沿X方向平行移动时，四个互感式传感单元与电涡流金属反射片的正对面积随位移变化而变化，四个互感式传感单元直接感应出随位移变化而呈周期性变化的电信号，四个互感式传感单元的输出端输出四路电信号U1、U2、U3、U4，经信号处理系统处理后得到动尺相对定尺在X方向的绝对直线位移值。
优选的，所述互感式传感单元有两种结构形式：
第一种、所述互感式传感单元包括平面矩形螺旋感应线圈和平面矩形螺旋激励线圈，平面矩形螺旋激励线圈位于平面矩形螺旋感应线圈内，平面矩形螺旋激励线圈的两端作为互感式传感单元的激励端，平面矩形螺旋感应线圈的两端作为互感式传感单元的输出端。更优的是，所述平面矩形螺旋激励线圈在X′方向的长度为
Figure BDA0003620781370000031
在Y′方向的宽度为
Figure BDA0003620781370000032
第二种、所述互感式传感单元包括平面矩形螺旋感应线圈和平面矩形螺旋激励线圈，平面矩形螺旋感应线圈位于平面矩形螺旋激励线圈内，平面矩形螺旋激励线圈的两端作为互感式传感单元的激励端，平面矩形螺旋感应线圈的两端作为互感式传感单元的输出端。更优的是，所述平面矩形螺旋感应线圈在X′方向的长度为
Figure BDA0003620781370000033
在Y′方向的宽度为
Figure BDA0003620781370000034
优选的，信号处理系统对四路电信号U1、U2、U3、U4进行处理得到动尺相对定尺的绝对直线位移值的具体方式包括：
将电信号U1与电信号U3相减得到电信号S1，将电信号U1与电信号U3相加得到电信号S2，将电信号U2与电信号U4相加得到电信号S3，将电信号U2与电信号U4相减得到电信号S4。
对电信号S3与电信号S1相除的结果以及电信号S2与电信号S4相除的结果进行反正切运算，得到动尺相对定尺在X'方向的直线位移x'和在Y'方向的直线位移y'。
利用公式：
Figure BDA0003620781370000035
计算每个周期内的位移差Δd。
利用公式：
Figure BDA0003620781370000036
计算动尺当前所处位置在X′方向对应的对极数N1；或者利用公式：/>
Figure BDA0003620781370000037
计算动尺当前所处位置在Y′方向对应的对极数N2；其中，/>
Figure BDA0003620781370000038
表示对
Figure BDA0003620781370000039
向下取整，/>
Figure BDA00036207813700000310
表示对/>
Figure BDA00036207813700000311
向下取整。
利用公式：
Figure BDA00036207813700000312
计算动尺相对定尺在X方向的绝对直线位移值x；或者利用公式：/>
Figure BDA00036207813700000313
计算动尺相对定尺在X方向的绝对直线位移值x。
本发明与现有技术相比，具有如下效果：
(1)传感器的编码构成简单，将常见的绝对式双码道形式集中于单码道阵列，将双码道信号集中于单码道的测量信号中，减少了信号的传递环节，减少了由电气系统带来的系统误差，提高了测量精度。
(2)传感器的双码道信号集中于一组感应信号中，相较于其他双码道传感器，在信号解耦的过程中，是从一组感应信号中解算出双码道的两组信号。从误差的角度讲，由电路和系统引起的误差构成基本一致，有利于后期的算法处理和误差分析补偿，同时更利于传感器的进一步优化。
(3)动尺采用四个平面矩形螺旋线圈或者四个互感式传感单元的形式，进行差分运算，可消除直流分量，降低系统误差。
(4)传感器可实现复杂环境下的测量，受粉尘、油污等环境因素影响很小，可保持一定精度，满足测量需求。
(5)传感器结构简单，容易制作，在实现同等精度测量的条件下，相较于其他传感器成本更低。
(6)传感器的测量精度保证不需要苛刻的加工工艺，传统PCB加工即可，不需要高精尖设备的辅助加工，大大降低了制作难度和加工要求。
(7)根据传感器的工作原理和设计思路，其定尺大小可以根据实际的测量需求灵活设计，适配性更好。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
图2为实施例1中定尺的结构示意图。
图3为实施例1中动尺的结构示意图。
图4为实施例1中第一个平面矩形螺旋线圈使用的交流电桥的电路示意图。
图5为实施例2中动尺的结构示意图。
图6为实施例3中动尺的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1至图4所示，本实施例中基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，包括动尺1和定尺2，动尺1与定尺2正对平行，且在垂直方向(即正对方向)有较小间隙。
如图1、图2所示，定尺2为由定阵面沿X方向、Y方向切割而成的矩形结构，定尺2在X方向的长度为
Figure BDA0003620781370000041
在Y方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000042
定阵面包括定阵面基体和嵌在该定阵面基体上的m×n个电涡流金属反射片21，电涡流金属反射片21的形状为矩形，m×n个电涡流金属反射片21排列成在X'方向等间隔的m行和在Y'方向等间隔的n列(即m×n个电涡流金属反射片21在X'OY'坐标系下的定阵面基体上按照m×n的矩阵排列)，电涡流金属反射片21在X'方向的长度为/>
Figure BDA0003620781370000043
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000044
在X'方向上相邻两个电涡流金属反射片21的中心距为W1，在Y'方向上相邻两个电涡流金属反射片21的中心距为W2。定阵面基体为不导磁不导电的绝缘材料板，电涡流金属反射片采用半导体加工工艺，在绝缘材料板的上表面按照上述要求规律镶嵌电涡流金属反射片21。其中，m×W1＝n×W2，m与n互为质数，则定阵面上X′方向的对极数为m、Y′方向的对极数为n，W1表示传感器在X′方向上的极距(节距)，W2表示传感器在Y′方向上的极距(节距)。理论上切割的定尺中的电涡流金属反射片排布位置不同不影响传感器测量(切割起始线不唯一)。该绝对式传感器可在X方向实现一维直线位移测量，其量程为/>
Figure BDA0003620781370000051
Figure BDA0003620781370000052
如图3所示，动尺1包括动尺基体10和布置在动尺基体10上的四个平面矩形螺旋线圈11，四个平面矩形螺旋线圈11排列成在X'方向等间隔的两行和在Y'方向等间隔的两列(即四个平面矩形螺旋线圈11在X'OY'坐标系下的动尺基体上按照2×2的矩阵排列)，平面矩形螺旋线圈11的相邻两匝线圈在X′方向的间距相等、在Y'方向的间距相等，平面矩形螺旋线圈11在X′方向的长度为
Figure BDA0003620781370000053
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000054
在X'方向上两个平面矩形螺旋线圈11的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000055
在Y'方向上两个平面矩形螺旋线圈11的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000056
如图4所示，利用三个平衡电阻Rs与第一个平面矩形螺旋线圈11相连，形成一个交流电桥。同理，利用三个平衡电阻Rs与第二个平面矩形螺旋线圈11相连，形成一个交流电桥；利用三个平衡电阻Rs与第三个平面矩形螺旋线圈11相连，形成一个交流电桥；利用三个平衡电阻Rs与第四个平面矩形螺旋线圈11相连，形成一个交流电桥。平面矩形螺旋线圈11的一端与第一个平衡电阻Rs的一端连接，平面矩形螺旋线圈11的另一端与第三个平衡电阻Rs的一端连接，第二个平衡电阻Rs的一端与第一个平衡电阻Rs的另一端连接，第二个平衡电阻Rs的另一端与第三个平衡电阻Rs的另一端连接；从平面矩形螺旋线圈11与第三个平衡电阻Rs的连接处以及第二个平衡电阻Rs与第一个平衡电阻Rs的连接处引线接交流激励(电压)信号e的两端，从平面矩形螺旋线圈11与第一个平衡电阻Rs的连接处以及第二个平衡电阻Rs与第三个平衡电阻Rs的连接处引线作为交流电桥的输出端。
四个平面矩形螺旋线圈11中分别通入相位为0的交流激励信号e，当动尺1相对定尺2沿X方向平行移动时，
与第一个平面矩形螺旋线圈11对应的交流电桥输出反映第一个平面矩形螺旋线圈11的阻抗的电信号U1：
Figure BDA0003620781370000057
与第二个平面矩形螺旋线圈11对应的交流电桥输出反映第二个平面矩形螺旋线圈11的阻抗的电信号U2：
Figure BDA0003620781370000061
与第三个平面矩形螺旋线圈11对应的交流电桥输出反映第三个平面矩形螺旋线圈11的阻抗的电信号U3：
Figure BDA0003620781370000062
与第四个平面矩形螺旋线圈11对应的交流电桥输出反映第四个平面矩形螺旋线圈11的阻抗的电信号U4：
Figure BDA0003620781370000063
式中：k为常系数，ω为交流激励信号e的角频率，t为时间变量，x′为动尺1相对定尺2在X'方向的直线位移，y′为动尺1相对定尺2在Y'方向的直线位移。
信号处理系统对电信号U1、U2、U3、U4进行两两相加、两两相减，得到：
Figure BDA0003620781370000064
Figure BDA0003620781370000065
Figure BDA0003620781370000066
Figure BDA0003620781370000067
信号处理系统对电信号S1、S2、S3、S4做相除运算，得：
Figure BDA0003620781370000068
Figure BDA0003620781370000069
信号处理系统对电信号S3与电信号S1相除的结果以及电信号S2与电信号S4相除的结果进行反正切运算，求得动尺1相对定尺2在X'方向的直线位移x′和在Y'方向的直线位移y′分别为：
Figure BDA00036207813700000610
Figure BDA00036207813700000611
信号处理系统利用公式：
Figure BDA00036207813700000612
计算每个周期内的位移差Δd。
信号处理系统利用公式：
Figure BDA00036207813700000613
计算动尺1当前所处位置在X′方向对应的对极数N1；其中，/>
Figure BDA00036207813700000614
表示对/>
Figure BDA00036207813700000615
向下取整。
信号处理系统利用公式：
Figure BDA0003620781370000071
计算动尺1相对定尺2在X方向的绝对直线位移值x。
另外，信号处理系统也可以利用公式：
Figure BDA0003620781370000072
计算动尺1当前所处位置在Y′方向对应的对极数N2；其中，/>
Figure BDA0003620781370000073
表示对/>
Figure BDA0003620781370000074
向下取整。并利用公式：/>
Figure BDA0003620781370000075
计算动尺1相对定尺2在X方向的绝对直线位移值x。
实施例2：如图5所示，本实施例中的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其大部分结构与实施例1相同，不同之处在于：动尺1包括动尺基体10和布置在动尺基体10上的四个互感式传感单元，四个互感式传感单元排列成在X'方向等间隔的两行和在Y'方向等间隔的两列(即四个互感式传感单元在X'OY'坐标系下的动尺基体上按照2×2的矩阵排列)，互感式传感单元在X′方向的长度为
Figure BDA0003620781370000076
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA0003620781370000077
在X'方向上两个互感式传感单元的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000078
在Y'方向上两个互感式传感单元的中心距为/>
Figure BDA0003620781370000079
互感式传感单元包括平面矩形螺旋感应线圈12和平面矩形螺旋激励线圈13，平面矩形螺旋激励线圈13位于平面矩形螺旋感应线圈12内，且紧贴平面矩形螺旋感应线圈12绕制，但与平面矩形螺旋感应线圈12不接触，平面矩形螺旋激励线圈13在X′方向的长度为/>
Figure BDA00036207813700000710
在Y′方向的宽度为
Figure BDA00036207813700000711
平面矩形螺旋激励线圈13的相邻两匝线圈在X′方向的间距相等、在Y'方向的间距相等，平面矩形螺旋感应线圈12的相邻两匝线圈在X′方向的间距相等、在Y'方向的间距相等。
四个平面矩形螺旋激励线圈13中分别通入相位为0的交流激励信号e，当动尺1相对定尺2沿X方向平行移动时，
四个平面矩形螺旋感应线圈12输出四路电信号U1、U2、U3、U4。其中，
Figure BDA00036207813700000712
Figure BDA00036207813700000713
Figure BDA00036207813700000714
Figure BDA00036207813700000715
式中：k为常系数，ω为交流激励信号e的角频率，t为时间变量，x′为动尺1相对定尺2在X'方向的直线位移，y′为动尺1相对定尺2在Y'方向的直线位移。
信号处理系统对电信号U1、U2、U3、U4进行两两相加、两两相减，得到：
Figure BDA00036207813700000716
Figure BDA0003620781370000081
Figure BDA0003620781370000082
Figure BDA0003620781370000083
信号处理系统对电信号S1、S2、S3、S4做相除运算，得：
Figure BDA0003620781370000084
Figure BDA0003620781370000085
信号处理系统对电信号S3与电信号S1相除的结果以及电信号S2与电信号S4相除的结果进行反正切运算，求得动尺1相对定尺2在X'方向的直线位移x′和在Y'方向的直线位移y′分别为：
Figure BDA0003620781370000086
Figure BDA0003620781370000087
信号处理系统利用公式：
Figure BDA0003620781370000088
计算每个周期内的位移差Δd。
信号处理系统利用公式：
Figure BDA0003620781370000089
计算动尺1当前所处位置在Y′方向对应的对极数N2；其中，/>
Figure BDA00036207813700000810
表示对/>
Figure BDA00036207813700000811
向下取整。
信号处理系统利用公式：
Figure BDA00036207813700000812
计算动尺1相对定尺2在X方向的绝对直线位移值x。
实施例3：如图6所示，本实施例中的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其大部分结构以及信号处理方式与实施例2相同，不同之处在于：传感单元的平面矩形螺旋感应线圈12位于平面矩形螺旋激励线圈13内，且紧贴平面矩形螺旋激励线圈13绕制，但与平面矩形螺旋激励线圈13不接触。平面矩形螺旋感应线圈12在X′方向的长度为
Figure BDA00036207813700000813
在Y′方向的宽度为/>
Figure BDA00036207813700000814
/>

Claims (8)

1.一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，包括动尺(1)和定尺(2)，动尺(1)与定尺(2)正对平行，且留有间隙；设定X方向为测量方向，平行于定尺且垂直于X方向为Y方向，X'方向为X方向顺时针旋转45°后的方向，Y'方向为Y方向顺时针旋转45°后的方向；其特征在于：
所述定尺(2)为由定阵面沿X方向、Y方向切割而成的矩形结构，定尺(2)在X方向的长度为
Figure FDA0004196872420000011
在Y方向的宽度为/>
Figure FDA0004196872420000012
定阵面包括定阵面基体和嵌在该定阵面基体上的m×n个电涡流金属反射片(21)，电涡流金属反射片(21)的形状为矩形，m×n个电涡流金属反射片(21)排列成在X'方向等间隔的m行和在Y'方向等间隔的n列，电涡流金属反射片(21)在X'方向的长度为/>
Figure FDA0004196872420000013
在Y′方向的宽度为/>
Figure FDA0004196872420000014
在X'方向上相邻两个电涡流金属反射片(21)的中心距为W1，在Y'方向上相邻两个电涡流金属反射片(21)的中心距为W2；其中，m×W1＝n×W2，m与n互为质数；
所述动尺(1)包括动尺基体(10)和布置在动尺基体(10)上的四个平面矩形螺旋线圈(11)，四个平面矩形螺旋线圈(11)排列成在X'方向等间隔的两行和在Y'方向等间隔的两列，平面矩形螺旋线圈(11)在X′方向的长度为
Figure FDA0004196872420000015
在Y′方向的宽度为/>
Figure FDA0004196872420000016
在X'方向上两个平面矩形螺旋线圈(11)的中心距为/>
Figure FDA0004196872420000017
在Y'方向上两个平面矩形螺旋线圈(11)的中心距为/>
Figure FDA0004196872420000018
四个平面矩形螺旋线圈(11)中分别通入相同的交流激励电信号，当动尺(1)相对定尺(2)沿X方向平行移动时，四个平面矩形螺旋线圈(11)的阻抗呈周期性变化，通过交流电桥将四个平面矩形螺旋线圈(11)的阻抗转换成四路电信号U1、U2、U3、U4，经信号处理系统处理后得到动尺(1)相对定尺(2)在X方向的绝对直线位移值。
2.根据权利要求1所述的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其特征在于：
信号处理系统对四路电信号U1、U2、U3、U4进行处理得到动尺(1)相对定尺(2)的绝对直线位移值的具体方式包括：
将电信号U1与电信号U3相减得到电信号S1，将电信号U1与电信号U3相加得到电信号S2，将电信号U2与电信号U4相加得到电信号S3，将电信号U2与电信号U4相减得到电信号S4；
对电信号S3与电信号S1相除的结果以及电信号S2与电信号S4相除的结果进行反正切运算，得到动尺(1)相对定尺(2)在X'方向的直线位移x'和在Y'方向的直线位移y'；
利用公式：
Figure FDA0004196872420000019
计算每个周期内的位移差Δd；
利用公式：
Figure FDA0004196872420000021
计算动尺(1)当前所处位置在X′方向对应的对极数N1；或者利用公式：/>
Figure FDA0004196872420000022
计算动尺(1)当前所处位置在Y′方向对应的对极数N2；其中，/>
Figure FDA0004196872420000023
表示对/>
Figure FDA0004196872420000024
向下取整，/>
Figure FDA0004196872420000025
表示对/>
Figure FDA0004196872420000026
向下取整；
利用公式：
Figure FDA0004196872420000027
计算动尺(1)相对定尺(2)在X方向的绝对直线位移值x；或者利用公式：/>
Figure FDA0004196872420000028
计算动尺(1)相对定尺(2)在X方向的绝对直线位移值x。
3.一种基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，包括动尺(1)和定尺(2)，动尺(1)与定尺(2)正对平行，且留有间隙；设定X方向为测量方向，平行于定尺且垂直于X方向为Y方向，X'方向为X方向顺时针旋转45°后的方向，Y'方向为Y方向顺时针旋转45°后的方向；其特征在于：
所述定尺(2)为由定阵面沿X方向、Y方向切割而成的矩形结构，定尺(2)在X方向的长度为
Figure FDA0004196872420000029
在Y方向的宽度为/>
Figure FDA00041968724200000210
定阵面包括定阵面基体和嵌在该定阵面基体上的m×n个电涡流金属反射片(21)，电涡流金属反射片(21)的形状为矩形，m×n个电涡流金属反射片(21)排列成在X'方向等间隔的m行和在Y'方向等间隔的n列，电涡流金属反射片(21)在X'方向的长度为/>
Figure FDA00041968724200000211
在Y′方向的宽度为/>
Figure FDA00041968724200000212
在X'方向上相邻两个电涡流金属反射片(21)的中心距为W1，在Y'方向上相邻两个电涡流金属反射片(21)的中心距为W2；其中，m×W1＝n×W2，m与n互为质数；
所述动尺(1)包括动尺基体(10)和布置在动尺基体(10)上的四个互感式传感单元，四个互感式传感单元排列成在X'方向等间隔的两行和在Y'方向等间隔的两列，互感式传感单元在X′方向的长度为
Figure FDA00041968724200000213
在Y′方向的宽度为/>
Figure FDA00041968724200000214
在X'方向上两个互感式传感单元的中心距为/>
Figure FDA00041968724200000215
在Y'方向上两个互感式传感单元的中心距为/>
Figure FDA00041968724200000216
四个互感式传感单元的激励端分别通入相同的交流激励电信号，当动尺(1)相对定尺(2)沿X方向平行移动时，四个互感式传感单元的输出端输出四路电信号U1、U2、U3、U4，经信号处理系统处理后得到动尺(1)相对定尺(2)在X方向的绝对直线位移值。
4.根据权利要求3所述的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其特征在于：所述互感式传感单元包括平面矩形螺旋感应线圈(12)和平面矩形螺旋激励线圈(13)，平面矩形螺旋激励线圈(13)位于平面矩形螺旋感应线圈(12)内，平面矩形螺旋激励线圈(13)的两端作为互感式传感单元的激励端，平面矩形螺旋感应线圈(12)的两端作为互感式传感单元的输出端。
5.根据权利要求4所述的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其特征在于：所述平面矩形螺旋激励线圈(13)在X′方向的长度为
Figure FDA0004196872420000031
在Y′方向的宽度为/>
Figure FDA0004196872420000032
6.根据权利要求3所述的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其特征在于：所述互感式传感单元包括平面矩形螺旋感应线圈(12)和平面矩形螺旋激励线圈(13)，平面矩形螺旋感应线圈(12)位于平面矩形螺旋激励线圈(13)内，平面矩形螺旋激励线圈(13)的两端作为互感式传感单元的激励端，平面矩形螺旋感应线圈(12)的两端作为互感式传感单元的输出端。
7.根据权利要求6所述的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其特征在于：所述平面矩形螺旋感应线圈(12)在X′方向的长度为
Figure FDA0004196872420000033
在Y′方向的宽度为/>
Figure FDA0004196872420000034
8.根据权利要求3至7任一项所述的基于电涡流效应的绝对式直线位移传感器，其特征在于：
信号处理系统对四路电信号U1、U2、U3、U4进行处理得到动尺(1)相对定尺(2)的绝对直线位移值的具体方式包括：
将电信号U1与电信号U3相减得到电信号S1，将电信号U1与电信号U3相加得到电信号S2，将电信号U2与电信号U4相加得到电信号S3，将电信号U2与电信号U4相减得到电信号S4；
对电信号S3与电信号S1相除的结果以及电信号S2与电信号S4相除的结果进行反正切运算，得到动尺(1)相对定尺(2)在X'方向的直线位移x'和在Y'方向的直线位移y'；
利用公式：
Figure FDA0004196872420000035
计算每个周期内的位移差Δd；
利用公式：
Figure FDA0004196872420000036
计算动尺(1)当前所处位置在X′方向对应的对极数N1；或者利用公式：/>
Figure FDA0004196872420000037
计算动尺(1)当前所处位置在Y′方向对应的对极数N2；其中，/>
Figure FDA0004196872420000038
表示对/>
Figure FDA0004196872420000039
向下取整，/>
Figure FDA00041968724200000310
表示对/>
Figure FDA00041968724200000311
向下取整；
利用公式：
Figure FDA00041968724200000312
计算动尺(1)相对定尺(2)在X方向的绝对直线位移值x；或者利用公式：/>
Figure FDA00041968724200000313
计算动尺(1)相对定尺(2)在X方向的绝对直线位移值x。/>
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