[發明專利]一種絕對式時柵角位移傳感器

有效

• 申請號: 201710161525.7
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106767386B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 魯進;陳錫侯;武亮;湯其富
• 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;唐錫嬌

1.一種絕對式時柵角位移傳感器，包括轉子(1)、定子(2)、信號調理電路(3)、鑒相電路(4)和微處理器(5)，所述轉子(1)與定子(2)同軸正對平行安裝，且留有間隙；其特征在于：所述轉子(1)為布有激勵線圈(11)和感應線圈(12)的環形印制電路板，所述定子(2)為與轉子(1)相對的一面沿圓周開設有多個扇環形通槽的環形導磁體；

所述激勵線圈(11)由相同且關于圓心O對稱布置的第一組線圈和第二組線圈組成，第一組、第二組線圈均包括正弦激勵線圈(111)和余弦激勵線圈(112)，所述正弦激勵線圈(111)由起始位置相同、幅值為A、周期為W＝360°/N、相位互差180°且沿半徑為R的圓周正弦分布的兩條導線構成，兩條導線分別布于環形印制電路板的兩層，且其起始端通過過孔連接、另一端作為正弦激勵信號輸入端；所述余弦激勵線圈(112)由起始位置相同、幅值為A、周期為W＝360°/N、相位互差180°且沿半徑為R的圓周正弦分布的兩條導線構成，兩條導線分別布于環形印制電路板的另外兩層，且其起始端通過過孔連接、另一端作為余弦激勵信號輸入端；其中，N為傳感器的極對數，N≥8且取值為4的整數倍；所述正弦激勵線圈(111)的起始位置與余弦激勵線圈(112)的起始位置在環形印制電路板上沿圓周錯開W/4，且正弦激勵線圈(111)與余弦激勵線圈(112)同時覆蓋區域的圓心角大于或者等于4W；

所述感應線圈(12)由相同且關于圓心O對稱布置的第一部分和第二部分組成，第一、第二部分均由相同且獨立工作的4個扇環形感應線圈組成，扇環形感應線圈為具有一個開口，且開口端作為信號輸出端的非閉合線圈，扇環形感應線圈的圓心角為W、內圓弧半徑小于R-A、外圓弧半徑大于R+A；第一部分的4個扇環形感應線圈分別為第一、第二、第三、第四扇環形感應線圈(121、122、123、124)，其沿圓周逆時針方向依次排列，且相鄰兩個扇環形感應線圈的中心連線所對應的圓心角為W，第一部分能同時覆蓋所述第一組線圈中的正弦激勵線圈的連續4個周期和余弦激勵線圈的連續4個周期；第二部分的4個扇環形感應線圈分別為第五、第六、第七、第八扇環形感應線圈(125、126、127、128)，其沿圓周逆時針方向依次排列；

所述環形導磁體的內圓半徑小于扇環形感應線圈的內圓弧半徑、外圓半徑大于扇環形感應線圈的外圓弧半徑；所述環形導磁體沿圓周均分為N/2等份，形成N/2個圓心角為2W的扇環形等分區域，以其中某一等份作為第1個扇環形等分區域，其余等份沿圓周逆時針方向依次稱為第2個扇環形等分區域至第N/2個扇環形等分區域；每個扇環形等分區域內都開設有扇環形通槽，且所開扇環形通槽的面積之和為該扇環形等分區域面積的1/2；沿圓周逆時針方向，每個扇環形等分區域等分為4份，第2m-1個扇環形等分區域內的扇環形通槽開設在第1份位置和第3份位置，第2m個扇環形等分區域內的扇環形通槽開設在第1份和第3份同時沿圓周逆時針方向旋轉后的位置，當扇環形通槽的開設位置因旋轉而移出第2m個扇環形等分區域時，移出部分從該第2m個扇環形等分區域的另一側移入，其中，m依次取值1至N/4中的所有整數；

將所述環形導磁體的每個扇環形等分區域都等分為2份，形成N個圓心角為W的極對，由第1個扇環形等分區域的起始位置開始，沿圓周逆時針方向依次稱為第1個極對至第N個極對，將第一扇環形感應線圈(121)完整覆蓋第1個極對時的位置作為測量的絕對零位；正弦激勵線圈(111)和余弦激勵線圈(112)中分別通入兩相對稱激勵電流，當轉子(1)相對于定子(2)轉動時，8個扇環形感應線圈中產生的感應信號將發生周期性變化，將8個感應信號與激勵信號輸入至信號調理電路(3)進行信號調理后，送入鑒相電路(4)進行鑒相處理，相位差由插補的高頻時鐘脈沖個數表示，再經微處理器(5)運算、處理后，得到轉子(1)的絕對位移值。