[發(fā)明專利]利用電磁感應原理進行長度測量的絕對式傳感器

有效

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• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN105444659B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 葛幸華
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.利用電磁感應原理進行長度測量的絕對式傳感器，它包括滑尺和定尺；其特征為：在滑尺上包括精編碼線圈部件和粗編碼線圈部件；所述精編碼線圈部件包括4個由精激磁線圈和精感應線圈組成的精線圈組，沿滑尺與定尺相對移動方向排成兩列，每列兩個；每組內精激磁線圈和精感應線圈沿相對移動方向相間排列，所述精編碼線圈部件、粗編碼線圈部件中線圈磁芯的一端面處于滑尺上與定尺相對的平面上，此平面稱為滑尺工作面，另一端固定在軟磁材料的基體上，軟磁材料的基體固定在抗磁材料的墊片上，墊片固定在滑尺殼體上；粗編碼線圈部件包括由粗激磁線圈和粗感應線圈組成的2個粗線圈組，在滑尺與定尺相對運動方向上，分別安裝在精線圈組的兩邊外側，每組內有6個粗線圈，對稱于與相對移動方向平行和與滑尺工作面垂直的滑尺中面，沿滑尺中面的法向排列；滑尺中面兩側各有3個線圈，排列順序是：粗感應線圈、粗激磁線圈、粗感應線圈；在定尺基體上固定有抗磁材料制作的長方形平板，長方形平板上鑲嵌有兩列用軟磁材料制作的長方體細長小塊，簡稱導磁塊，兩列中導磁塊形狀一致，每列中相鄰導磁塊中線距離是精線圈組內相鄰線圈中線距離的兩倍，每列中導磁塊的個數等于定尺長度除以相鄰導磁塊中線距離；導磁塊的一個面處于定尺上與滑尺相對的平面上，此平面稱為定尺工作面；兩列導磁塊的兩個中線相對于平行相對移動方向的定尺工作面上的中線都有一個小夾角，其作用是：當滑尺相對于定尺移動時，產生兩列導磁塊相對于粗線圈分別沿滑尺中面法向移動的效果；精激磁線圈、精感應線圈、軟磁材料的基體和導磁塊組成能夠產生精感應信號的部件；粗激磁線圈、粗感應線圈、軟磁材料的基體和導磁塊組成能夠產生粗感應信號的部件；滑尺與定尺相對空間位置變化時，輸出的兩路精感應電壓信號的幅值也不同，對這兩路精感應電壓信號的電壓進行采樣并A/D轉換，得到兩個自變量是空間位置的周期性數值函數，周期長度是相鄰導磁塊中線距離，周期個數N等于測量范圍除以周期長度，這兩個周期函數相位差是四分之一個周期，將測量范圍分成N子區(qū)間，每個周期對應測量范圍內的一個子區(qū)間；

四個精激磁線圈輸入同一個精激磁信號，精感應線圈產生的感應電壓合成后輸出，第一列中第一個精線圈組內的精感應線圈和第二列中第二個精線圈組內的精感應線圈產生的感應電壓合成后輸出，作為第一路精感應信號，第一列第二個精線圈組內的精感應線圈和第二列中第一個精線圈組內的精感應線圈產生的感應電壓合成后輸出，作為第二路精感應信號，通過對產生兩路精感應信號的線圈的空間位置的設定，對兩路輸出的精感應電壓采樣和A/D轉換，即可得到兩個周期函數；編碼過程就是通過兩個周期函數得到的函數值計算出相對于當前位置的一個數值，在每一個子區(qū)間內，這個數值與空間位置是一一對應的，這個數值就是精編碼數值；

粗感應線圈輸出合成后的電壓值為函數值的函數圖像，第一個粗線圈組內的粗感應線圈產生的感應電壓合成后輸出，作為第一路粗感應信號，第二個粗線圈組內粗感應線圈產生的感應電壓合成后輸出，作為第二路粗感應信號，當第一路、第二路粗感應信號相對位置連續(xù)變化時，在激磁電流強度值線性變化區(qū)間內的相應時刻對輸出信號的電壓采樣和A/D轉換，得到兩個函數，由于兩個粗線圈組安裝位置不同，所以二者有一個相位差，對于每一個空間位置都可以得到一對A/D轉換數值，建立一個函數，自變量是一對A/D轉換數值，函數值是一個數值，這個函數值與測量范圍內的位置形成一對一的線性對應關系，函數值的個數應能滿足區(qū)分多個子區(qū)間的需求，至此完成了粗編碼；在整個測量范圍內，粗編碼數值與空間位置是一一對應的，通過粗精組合的計算，確定精編碼數值實際對應的子區(qū)間，加上該子區(qū)間的基數，即可得到整個測量范圍內的初始的絕對式位置編碼值，進行系統(tǒng)誤差補償后，即可得到最終的絕對式編碼值。

2.根據權利要求1所述的利用電磁感應原理進行長度測量的絕對式傳感器，其特征為：每組內奇數序號的精激磁線圈的纏繞方向與偶數序號的精激磁線圈的相反，每組內奇數序號的精感應線圈的纏繞方向與偶數序號的精感應線圈的相反。

3.根據權利要求1所述的利用電磁感應原理進行長度測量的絕對式傳感器，其特征為：兩個粗激磁線圈的纏繞方向一致，靠近滑尺中面的4個粗感應線圈的纏繞方向一致，另外4個粗感應線圈的纏繞方向與前述4個相反。

4.根據權利要求1所述的利用電磁感應原理進行長度測量的絕對式傳感器，其特征為：兩個粗激磁線圈串連后輸入同一個粗激磁信號。

5.根據權利要求1所述的利用電磁感應原理進行長度測量的絕對式傳感器，其特征為：精線圈部件和粗線圈部件與滑尺基體之間用抗磁材料隔離，減小電磁干擾。