[發明專利]一種基于頻率提取的時柵位移傳感器及信號獲取和處理方法

在審

• 申請號: 202010057447.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111174692A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 尚啟慧;張偉;王中宇
• 申請（專利權）人: 重慶中電天時精密裝備技術有限公司
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 程宇

本發明涉及精密測量技術領域，且公開了一種基于頻率提取的時柵位移傳感器及信號獲取和處理方法，包括感應片、頻率提取電路、運算處理器、激勵信號發生器和輸出端口，以及步驟S100至S103。能夠在大幅度減小電路規模的同時，保持高精度的特性，增強抗干擾的能力，而且能夠有效的實現小型化和降低制造成本，滿足更多場合的需求。

技術領域

本發明涉及精密測量技術領域，具體為一種基于頻率提取的時柵位移傳感器及信號獲取和處理方法。

背景技術

時柵角度位移編碼器又稱為精密角位移傳感器，用于檢測旋轉體的位置與速度的傳感器，廣泛應用于現代工業中，比如電機、工業機器人、數控機床、醫療設備以及航天航空領域。

近些年，時柵技術的快速發展，在時空轉換理論之下得到的位移傳感器已經應用于各行各業，時空轉換的理論核心是構建一個與基準相對應的帶有位置信息的行波信號，但是，目前市場上主要的時柵產品受限于理論中對行波的合成方式，故在激勵的選用上均為正弦激勵形式，但是采用正弦激勵形式的時柵傳感器具有激勵電路復雜，無法小型化，成本昂貴等特點。使得其應用范圍受到較大的限制。

發明內容

本發明主要是提供一種基于頻率提取的時柵位移傳感器及信號獲取和處理方法，解決現有技術的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于頻率提取的時柵位移傳感器，包括感應片、頻率提取電路、運算處理器、激勵信號發生器和輸出端口；

所述感應片包括定子感應片，所述定子感應片包括同軸設置的接收區域c和接收區域d；

所述頻率提取電路包括放大電路、帶通濾波電路和比較器，所述放大電路與所述定子感應片的所述接收區域c和接收區域d連接，用于接收原始感應信號；所述帶通濾波電路的中心頻率與所述激勵信號發生器的激勵頻率一致，用于構建帶通濾波器且對有效頻率進行提取和對其他頻率成分進行分割；所述比較器與所述帶通濾波電路的輸出端連接，用于將所述帶通濾波器中得到的頻率信號進行電壓過零比較，并將其零電壓處相位信息轉化成時柵位移信號。

進一步，所述感應片還包括與所述定子感應片同軸且平行設置的轉子感應片；

所述定子感應片還包括與所述接收區域c和接收區域d同軸設置的發射區域a，所述發射區域a由若干組發射極排布而成，所述發射極依次與激勵信號產生電路的輸出端連接，且分別輸入4路不同相位的激勵信號，所述接收區域c和接收區域d與所述頻率提取電路的輸入端連接，在所述發射區域a和接收區域c之間設置有隔離區域b，所述隔離區域b與電路系統的地連接；所述轉子感應片包括同軸設置的接收區域e、反射區域g和反射區域h，所述接收區域e與所述發射區域a對應，所述反射區域g和反射區域h分別與所述接收區域c和接收區域d對應，所述接收區域e和反射區域g之間設置有隔離區域f，所述隔離區域f與隔離區域b相對應；

上述各區域均為金屬，優選銅。

所述運算處理器，用于將所述時柵位移信號轉化為位移編碼數字信號；

所述激勵信號發生器設有所述激勵信號產生電路，且控制端與所述運算處理器連接，用于接收所述運算處理器的激勵控制信號，并向所述感應片發送4路所述激勵信號；

所述輸出端口，用于接收所述位移編碼數字信號。

進一步，所述發射極的截面為圓弧段，若干組所述發射極呈圓周分布。

進一步，所述轉子感應片的截面外緣呈周期性且帶有位置調制的結構。

進一步，所述結構為周期性連續的正弦型結構。

進一步，4路所述激勵信號分別為0°激勵信號、90°激勵信號、180°激勵信號和270°激勵信號。

進一步，所述激勵信號采用方波激勵信號。