[發明專利]一種電場式時柵角位移傳感器

有效

• 申請號: 201410196685.1
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103968750B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 劉小康;黃沛;彭東林;周啟武;蒲紅吉
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

1.一種電場式時柵角位移傳感器，包括轉子和定子兩部分，其特征是：

所述轉子的轉子電極(1-1)數量為m，它們在轉子基體(1)表面等間距地覆有一圈；所述定子的定子電極(2-1)數量為4m，它們在定子基體(2)表面均勻地覆有一圈，其中定子電極的第4n+1號電極連成一組，組成A激勵相，定子電極的第4n+2號電極連成一組，組成B激勵相，定子電極的第4n+3號電極連成一組，組成C激勵相，定子電極的第4n+4號電極連成一組，組成D激勵相，其中n＝0,2,3,...,m-1；定子的A、B、C、D四個激勵相分別連接相位依次相差90°的等幅等頻正弦激勵電壓Ua、Ub、Uc、Ud；轉子基體與定子基體同軸安裝，轉子電極(1-1)與定子電極(2-1)正對，并留有一定間隙δ，形成耦合電容；

當轉子基體與定子基體相對轉動，在轉子電極上產生一路行波信號Uo，該行波信號和一路同頻率的參考信號Ur經整形電路整形后，由比相電路進行比相；兩路信號的相位差由插補的高頻時鐘脈沖個數表示，再經過標度變換得到轉子基體相對于定子基體的角位移值。

2.根據權利要求1所述的電場式時柵角位移傳感器，其特征是：所述定子電極(2-1)為扇環形或曲面矩形，它們大小相同，相鄰兩電極之間保持一定的絕緣間距。

3.根據權利要求1所述的基于單圈多層結構的電場式時柵角位移傳感器，其特征是：所述轉子電極(1-1)沿圓周方向展開后的形狀為兩個正弦向下相對形成的雙正弦形，相鄰轉子電極(1-1)之間通過引線連接，轉子電極長度略小于定子電極長度，寬度為一個定子電極寬度與一個絕緣間隔之和，相鄰兩轉子電極之間間隔3個轉子電極寬度。

4.根據權利要求1、2或3所述的電場式時柵角位移傳感器，其特征是：所述轉子電極(1-1)的形狀是由[0,π]區間上的正弦曲線與x軸圍成的區域和[π,2π]區間上的正弦曲線與x軸圍成區域共同構成。

5.根據權利要求1、2或3所述的電場式時柵角位移傳感器，其特征是：所述定子基體表面依次覆有4層介質膜，第一層為金屬膜，加工有4條激勵信號引線(2-2)，分別將A、B、C、D各個激勵相的對應定子電極連成一組；第二層為絕緣膜；第三層為金屬膜，加工成所述定子電極(2-1)；第四層為絕緣保護膜。

6.根據權利要求1、2或3所述的電場式時柵角位移傳感器，其特征是：所述轉子基體(1)和定子基體(2)采用圓柱體或圓柱環，利用其圓柱上下端面或圓柱環的內外柱面來布置電極。

7.根據權利要求1、2或3所述的電場式時柵角位移傳感器，其特征是：所述定子電極(2-1)的A激勵相與轉子電極(1-1)形成耦合電容C₁，B激勵相與轉子電極形成耦合電容C₂，C激勵相與轉子電極形成耦合電容C₃，D激勵相與轉子電極形成耦合電容C₄；所述循環交替變化的電容C₁、C₂、C₃、C₄兩兩交替工作，構成交變電場的耦合通道，使得轉子電極輸出行波信號U_O。