[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

本發明公開了一種絕對式時柵角位移傳感器，包括定子、轉子、信號調理電路、鑒相電路和微處理器，轉子為布有激勵線圈和感應線圈的環形印制電路板，定子為環形導磁體；激勵線圈包括正弦激勵線圈和余弦激勵線圈，感應線圈由相同且獨立工作的8個扇環形感應線圈組成；環形導磁體按照一定規則開設有扇環形通槽；正、余弦激勵線圈中分別通入兩相對稱激勵電流，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，8個感應信號與激勵信號經調理后送入鑒相電路進行鑒相處理，相位差由高頻時鐘脈沖插補，再經微處理器運算、處理后，得到轉子的絕對位移值。該傳感器能避免出現激勵磁場互相耦合問題，實現高精度的絕對位移測量，同時降低成本。

技術領域

本發明屬于精密位移測量領域，具體涉及一種絕對式時柵角位移傳感器。

背景技術

近年來，隨著工業自動化和智能化程度的提高，各閉環控制系統和測量系統對位移測量器件的要求也越來越高，其不僅要求位移測量器件具有高的測量精度和可靠性，而且要求其上電后能快速進入工作狀態，以提高系統的響應速度和工作效率。因此，當今的閉環控制系統和測量系統越來越傾向于采用絕對式位移傳感器。

時柵角位移傳感器作為眾多位移傳感器中的一種，因其具有測量精度高、抗干擾能力強、穩定性好、成本低廉等優點，在精密位移測量領域獲得了越來越廣泛的應用。現有的時柵角位移傳感器主要采用粗機加精機的組合方式實現高精度的絕對位移測量；其中，粗機輸出與測量范圍內的位移量一一對應的單周期信號，用于確定絕對位置，但精度不高；精機則輸出在測量范圍內多周期變化的信號，在每個變化周期內具有確定的位移，且精度較高。然而，這種采用粗機加精機組合方式進行絕對位移測量的時柵角位移傳感器，粗機和精機的激勵磁場會耦合到對方的輸出繞組(即感應線圈)上，使粗機和精機的測量精度均達不到獨立工作時的水平；為減小這種耦合的影響，其對傳感器的結構和后期信號處理等均提出了更高的要求，從而使傳感器的成本大大增加。

發明內容

本發明的目的是提供一種絕對式時柵角位移傳感器，以避免出現激勵磁場互相耦合問題，實現高精度的絕對位移測量，同時降低成本。

本發明所述的絕對式時柵角位移傳感器，包括轉子、定子、信號調理電路、鑒相電路和微處理器，所述轉子與定子同軸正對平行安裝，且留有間隙；所述轉子為布有激勵線圈和感應線圈的環形印制電路板，所述定子為與轉子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和余弦激勵線圈，所述正弦激勵線圈由起始位置相同、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，且這兩條導線的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，且這兩條導線的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；所述正弦激勵線圈的起始位置與余弦激勵線圈的起始位置在環形印制電路板上沿圓周錯開W/4，且正弦激勵線圈與余弦激勵線圈同時覆蓋區域的圓心角大于或者等于4W。