CN2246791Y - 高分辨率容栅位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改进的容栅位移传感器，用以提高传感器的分辨率，使测量位移量精确。由滑尺和定尺相互靠近、并相对移动配置而成。滑尺上的发送电极由多个连续方脉冲波形状的导电极构成，上、下排列有序；定尺上的传送电极为连续横向排列的矩形，还包括接受电极，构成与滑尺间形成电容耦合。采用本实用新型的结构，可简化工艺，无需孔化；且可将电极的节距缩小10倍，使T由原来的5.08mm减少到0.508mm，从而使分辨率提高到0.001mm。

Description

高分辨率容栅位移传感器

本实用新型涉及一种改进了的测量位移的容栅传感器。

容栅位移传感器是在电子数显卡尺等位移检测量具上应用的较广泛的传感器。现有容栅传感器由滑尺和定尺组成，如图1和图2所示。滑尺(见图1)上有6组发送电极a₁，每组为8个电极，每个发送电极形状相同；有一个接受电极a₂，其长度为发送电极组宽度的5倍。定尺(见图2)上有传送电极b₁，接地电极b₂。通过定尺上的传送电极b₁在滑尺的接受电极a₂上感应出电荷，其感应出的电荷量与滑尺和定尺的相对位置呈线性变化。现有的电极分布情况，使其节距T较宽，T＝5.08mm，所以其传感器的分辨率只能得到0.01mm。要达到分辨率为0.001mm，则必须使节距缩小10倍，这在目前加工水平上是难以实现的。再者，按原有技术，在制作滑尺时，为了使串联排列的发送电极上能排序得到八路相位相差 的电信号，必须对每个发送电极进行金属孔化，如图1中K所示，一个滑尺上要进行48个金属孔化，这使滑尺的制造复杂，加工成本高。

本实用新型的目的就是提供一种无需对电极进行孔化，加工工艺简单，而又使其分辨率提高，达到0.001mm的高分辨率容栅位移传感器。

本实用新型的目的是这样实现的：一种高分辨率容栅位移传感器，由滑尺和定尺相互靠近、并相对移动配置构成，滑尺上包括发送电极和接受电极，定尺上包括传送电极和接地电极。所述滑尺上的发送电极为在水平位移方向上设置的节距为T的八条发送电极，每条发送电极由若干个连续方脉冲波形电极构成，呈上、下有序排列；每相邻两个电极间在几何位置上互相错开 ，相位差为 ；所述的滑尺上的接受电极为一带状的导电极；所述的定尺上的传送电极为在水平位移方向上设置的节距为T的一系列横向连接排列的矩形电极，每两个传送电极之间互相绝缘隔开；所述的定尺上还包括接受电极，由设置在传送电极上、下两端的/上端的/下端的、节距为

的一系列竖条形构成；每两个接受电极之间用同一节距的接地极隔开；所述的发送电极与接受电极之间包括一联接导线。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图来进一步说明。

图1是已有技术滑尺结构示意图；

图2是已有技术定尺结构示意图；

图3是本实用新型实施例1的滑尺结构示意图；

图4是本实用新型实施例1的定尺结构示意图；

图5是本实用新型实施例2的滑尺结构示意图；

图6是本实用新型实施例2的定尺结构示意图；

图7是本实用新型实施例3的滑尺结构示意图；

图8是本实用新型实施例3的定尺结构示意图。

图1中：a₁是发送电极，a₂是接受电极；K是金属孔化点。

图2中：b₁是传送电极，b₂是接地电极。

请参阅图3、图4。图3是本实用新型实施例1的滑尺3结构示意图。滑尺3上包括发送电极31，接受电极32，连接电极33。发送电极31为在水平位移方向上设置的连续方脉冲波形状的导电极，共有八条；每个方脉冲波形为一个节距T，T的长度为0.508mm；每条发送电极31上、下有序排列，相邻两个电极间在几何位置上互相错开，且是后一条比前一条滞后

，相位差为 。所述的八条发送电极31，其中将每两条相位相差π的发送电极组合起来，形成极性相反、且相互嵌合的一组，共有四组。由于发送电极31呈脉冲波形状分布，所有电极均可在同一表面不经交叉而由电极上引出的联接电极33联接。所有的联接电极33工作时，由于相互间相位相差 ，在与定尺的接受电极进行电容耦合时，合成矢量为零。该联接方式与原有技术相比，无需进行孔化，不仅可大大降低制作成本，而且如果在玻璃上进行高精度刻制，可使容栅传感器的精度再提高。滑尺上的接受电极32为一带状的导电极，其长度短于八条发送电极中最短的一条发送电极。

图4中，定尺4上包括传送电极45、接受电极46。传送电极45是一个节距为T的、按顺序横向连续排列的矩形导电极，每两个传送导电极45之间用绝缘线47隔开。定尺上还包括接受电极46，由设置在传送电极45上、下两端的、节距为 的一系列竖条形导电极构成；每两个接受电极之间用同一节距的接地极48隔开。在所述的发送电极45与接受电极46之间还设有一联接导线49。定尺上的传送电极45其节距T也为0.508mm。

本实用新型容栅传感器，当相邻电极间相位差为

的激励电压作用在滑尺发送电极上时，发送电极与定尺接受电极成为电容耦合，定尺的接受电极感应到滑尺的发送电极的信号后，再通过定尺上的传送电极将位移信号耦合到滑尺的接受电极上。接受电极再将此信号传送到电子线路进行放大、鉴析，然后通过驱动电路进行数字显示。由于滑尺发送电极在几何位置上相互差 ，因此，滑尺移动时，滑尺上的八个发送电极是依次按序与定尺上的同一接受电极耦合，耦合电容量呈周期性变化。由于定尺上的接受电极节距为0.508mm，因此，采用同样的电子线路，周期由5.08mm变为0.508mm，同理，分辨率亦由0.01mm提高到0.001mm。

图5、图6是实施例2的结构示意图。本实施例中，滑尺5(见图5)上的四组发送电极51全部按序上下排列在接受电极52的上方，同样每两发送电极的排列上错开

，且后条滞后前条。定尺6(见图6)的传送电极61位于尺的下方，与滑尺上接受电极相对应的位置；其接受电极62位于发送电极61的上方。

图7、图8是本实用新型实施3的结构示意图。本实施例中，滑尺7(见图7)上的接受电极72有两条，发送电极71四组按序上下排列在两条接受电极之间。定尺8(见图8)上有两组传送电极81，配置在定尺寸的上、下方与滑尺上接受电极相对应的位置，其中间连通有一条接受电极82。

上述实施例1或2或3中，滑尺的发送电极节距均为T＝0.508mm。滑尺上发送电极的总高度与定尺上接受电极的总高度一致。且定尺上传送电极的高度与滑尺上接受电极的高度一致。

Claims (14)

1.一种高分辨率容栅位移传感器，由滑尺和定尺相互靠近、并相对移动配置构成，所述的滑尺上包括发送电极和接受电极，所述的定尺上包括传送电极和接地电极，其特征在于：

所述的滑尺上的发送电极为在水平位移方向上设置的节距为T的八条发送电极，每条发送电极由多个连续方脉冲波形状的导电极构成，呈上、下有序排列，相邻两个电极间在几何位置上互相错开 相位差为

所述的滑尺上的接受电极为带状的导电极；

所述的定尺上的传送电极为在水平位移方向上设置的节距为T的一系列横向连续排列的矩形电极，每两个传送电极之间互相绝缘隔开；

所述的定尺上还包括接受电极，由设置在传送电极上、下两端的/上端的/下端的节距为 的一系列竖条形导电极构成；每两个接受电极之间用同一节距的接地极隔开；

所述的定尺上的传送电极与接受电极之间包括一联接导线。

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺上的八条发送电极，其中将每两条极性相反的发送电极相互嵌合成一组，共有四组。

3.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺上发送电极的节距T为0.508mm。

4.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺上的发送电极在几何位置上是后一条比前一条滞后 。

5.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺上四组发送电极按分别设在接受电极的上方两组和下方两组配置。

6.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺上的接受电极为一条。

7.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的定尺上传送电极的节距T为0.508mm。

8.根据权利要求1或5所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的定尺上接受电极的高度与滑尺上两组发送电极的总高度一致。

9.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的定尺上的传送电极的高度与滑尺上接受电极的高度一致。

10.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺上的四组发送电极全部按序设置在接受电容的上方。

11.根据权利要求1或10所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的定尺上的接受电极位于传送电极的上方，与传送电极连通。

12.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺上的接受电极有两条，所述的四组发送电极全部按序设置在所述两条接受电极之间。

13.根据权利要求1或12所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的定尺上接受电极在中间，传送电极位于接受电极上下两端，并与接受电极连通。

14.根据权利要求1所述的一种高分辨率容栅位移传感器，其特征在于：所述的滑尺的接受电极短于上、下排列的八根发送电极中的最短的一条。

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