[發(fā)明專利]一種平面磁阻式二維位移傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210457732.8
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114739277B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武亮;蘇瑞;鄭方燕;陳錫侯;徐是;湯其富
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 唐錫嬌

本發(fā)明公開了一種平面磁阻式二維位移傳感器，包括定尺和動尺，定尺為沿XOY平面布置的一整塊凹凸不平的導(dǎo)磁金屬板，且導(dǎo)磁金屬板每行每列凸起部分和凹陷部分錯開排列，整塊金屬板的長度和寬度均為subgt;nW/subgt;；動尺包括四個第一傳感單元和四個第二傳感單元，四個第一傳感單元在X方向等間隔排列，四個第二傳感單元在Y方向等間隔排列。其采用平面正弦磁導(dǎo)的方式建立定尺，感應(yīng)信號的幅值包絡(luò)更接近標準的正余弦信號，齒諧波抑制效果更好，從而能提高測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密直線位移測量領(lǐng)域，具體涉及一種平面磁阻式二維位移傳感器。

背景技術(shù)

高精密位移測量技術(shù)是高端裝備制造、芯片制造、航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，是高端制造、國防武器、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域的重要保證。目前，我國對于高精度平面二維位移測量需求日益增加。

現(xiàn)有的平面二維位移測量系統(tǒng)主要有復(fù)合式二維位移測量系統(tǒng)、光學(xué)式二維位移傳感器和電容式二維位移傳感器。復(fù)合式二維位移測量系統(tǒng)和光學(xué)式二維位移傳感器成本高昂，且對安裝要求非常高，易受環(huán)境影響，運動軸安裝不平行、不垂直時易引起阿貝誤差。電容式二維位移傳感器的極板間的介電常數(shù)受濕度、溫度等環(huán)境因素影響較大，惡劣條件下無法使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種平面磁阻式二維位移傳感器，以更好的抑制齒諧波，提高測量精度，同時簡化加工工藝。

本發(fā)明所述的平面磁阻式二維位移傳感器，包括定尺和與定尺在Z方向正對平行的動尺，動尺的下表面與定尺的上表面正對，且留有間隙。

所述定尺為一塊導(dǎo)磁金屬板，該導(dǎo)磁金屬板在X方向的長度為nW、在Y方向的寬度為nW，該導(dǎo)磁金屬板的下表面為平面、上表面為曲面，所述曲面滿足：其中，n為整數(shù)，W表示傳感器的節(jié)距，x₁表示曲面上某個點在X方向上的值、y₁表示曲面上該點在Y方向上的值，z表示曲面上該點在Z方向上的值，表示動尺的下表面與曲面最低點(即z＝0的點)之間的距離，表示動尺與定尺之間的氣隙，0≤x₁≤nW，0≤y₁≤nW，k₁、k₂和k₃都為設(shè)置的常量，

所述動尺包括動尺基體以及布置在動尺基體上的四個第一傳感單元和四個第二傳感單元；四個第一傳感單元在X方向等間隔排列，相鄰兩個第一傳感單元在X方向的中心距為第一傳感單元在X方向的長度為在Y方向的寬度為W；四個第二傳感單元在Y方向等間隔排列，相鄰兩個第二傳感單元在Y方向的中心距為第二傳感單元在X方向的長度為W、在Y方向的寬度為其中，i＝0,1,2,3...。

四個第一傳感單元的激勵端和四個第二傳感單元的激勵端都分別通入正向的正弦交變激勵電信號、正向的余弦交變激勵電信號、反向的正弦交變激勵電信號和反向的余弦交變激勵電信號。當動尺相對定尺在XY平面平行移動時，四個第一傳感單元的輸出端輸出四路X向感應(yīng)信號e_x1、e_x2、e_x3、e_x4，四個第二傳感單元的輸出端輸出四路Y向感應(yīng)信號e_y1、e_y2、e_y3、e_y4；四路X向感應(yīng)信號e_x1、e_x2、e_x3、e_x4經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理后得到動尺相對定尺在X方向的直線位移，四路Y向感應(yīng)信號e_y1、e_y2、e_y3、e_y4經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理后得到動尺相對定尺在Y方向的直線位移。