[發明專利]一種差分電容式一維位置矢量傳感器

有效

• 申請號: 201510019220.3
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104654993B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 張鐘華;白洋;魯云峰;韓冰;李正坤;賀青
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所11399
• 代理人: 趙曉艾,章彥奇

技術領域

本發明屬于長度測量領域，主要涉及一種差分電容式一維位置矢量傳感器。

背景技術

在長度測量領域，微米級的一維位置矢量測量系統被廣泛應用，但傳統的差分電容式位置矢量傳感器在測量過程中容易受到其它維度位置矢量變化的干擾，抗干擾能力較差。目前差分電容式的一維位置矢量傳感器多采用測量電容極板之間相對位置變化的方法，來進行長度測量，但是被測目標在運動過程中常由于導軌直線度不理想，或其它環境因素干擾而無法保證僅沿著一個維度運動。傳統的差分電容式一維位置矢量傳感器多采用電容極板跟隨被測目標運動的方法進行測量，其對除被測維度的位置矢量變化敏感外，對于其它維度的位置矢量變化也同樣敏感。因此傳統的差分電容式一維位置矢量傳感器容易受到環境因素的干擾而引入測量誤差。

發明內容

為了克服上述不足，本發明提出了一種差分電容式一維位置矢量測量傳感器，使用了基于屏蔽窗口的屏蔽技術，相對于傳統基于差分電容的傳感器具有更強的抗干擾能力。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種差分電容式一維位置矢量傳感器，包括第一高壓極板、第二高壓極板、指零極板以及屏蔽窗口，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板之間形成差分電容，其特征在于：第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板之間設有屏蔽窗口；所述屏蔽窗口在中央設有開口；屏蔽窗口可相對于差分電容運動。

其中，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板的相對位置固定。

其中，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板周圍設置有接地的屏蔽層。

其中，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板平行。

其中，所述屏蔽窗口為金屬片，且接地。

其中，屏蔽窗口與第一高壓極板、第二高壓極板以及指零極板平行。

本發明的有益效果是，傳感器結構簡單，具有更強的抗干擾能力，僅對一維位置坐標敏感，位置矢量測量的分辨力優于0.1μm。

附圖說明

圖1為本發明的差分電容式一維位置矢量傳感器的結構示意圖。

圖中：1、高壓極板屏蔽，2、第一高壓極板，3、第二高壓極板，4、屏蔽窗口，5、指零極板屏蔽，6、指零極板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。

一種差分電容式一維位置矢量傳感器，主要包括以下組成部分：高壓極板屏蔽1，第一高壓極板2，第二高壓極板3，屏蔽窗口4，指零極板屏蔽5，指零極板6。其中，第一高壓極板2和第二高壓極板3周圍設有高壓極板屏蔽1，并且第一高壓極板2和第二高壓極板3之間留有一定的間隙；指零極板6周圍設有指零極板屏蔽5；第一高壓極板2、第二高壓極板3與指零極板6平行，第一高壓極板2、第二高壓極板3與指零極板6之間形成差分電容，且差分電容各極板之間相對位置固定；第一高壓極板2、第二高壓極板3與指零極板6之間設置有屏蔽窗口4，并且屏蔽窗口4中央設有開口。第一高壓極板2與第二高壓極板3的排列方向，為傳感器所測量的一維矢量方向。所述屏蔽窗口4的開口的寬度或者高度至少大于第一高壓極板2和第二高壓極板3之間的間隙。

在傳感器工作過程中，高壓極板屏蔽1、指零極板屏蔽5以及屏蔽窗口4接地。屏蔽窗口4與差分電容之間可產生平移式的相對運動。當屏蔽窗口4所在位置關于第一高壓極板2與第二高壓極板3對稱時，差分電容的容值為0，該位置即為一維位置矢量傳感器的零點。當屏蔽窗口4與差分電容極板之間的相對位置偏離零點位置時，差分電容的容值與屏蔽窗口4相對于零點的變化呈線性關系，即該傳感器可測量出屏蔽窗口4相對于零點的一維位置矢量。

由于該傳感器僅對平行于差分電容極板這一維度的位置矢量變化敏感，而對其它維度上的位置矢量變化不敏感，因而該傳感器可以提高一維位置矢量測量的抗干擾能力。

顯然，本領域技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變形屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也包含這些改動和變形在內。