基于电场自耦合的直线位移传感器

本发明涉及测量传感，具体涉及一种基于电场自耦合的直线位移传感器。

背景技术：

1、随着工业技术的高速发展,人类对位移精密测量技术的要求越来越高。作为现代信息技术三大基础之一的传感器技术,其工作性能与测量结果密切相关。时栅位移传感器是自主研发生产的位移传感器，实现了时间量对空间量的测量。

2、现有技术中已经公开的专利一种基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器(公开号为cn103822571a)，该传感器以高频时钟脉冲作为测量基准，采用平板电容构建的交变电场来直接耦合出测量所需的电行波信号，因此能实现大量程范围内的高精度位移测量。但是该传感器的动尺和定尺需要分别引线，随着传感器的定尺量程增大，定尺上的引线使其内阻会越来越大，限制了传感器的测量量程，且信号输出线的安装较为麻烦，导致传感器可靠性降低。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单可靠，能够实现定尺基体的无源传感，解决定尺基体引线问题引起的内阻过大，从而限制测量量程的基于电场自耦合的直线位移传感器。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于电场自耦合的直线位移传感器，包括相对且平行设置的动尺基体和定尺基体，动尺基体与定尺基体相对的一侧侧面相互平行且留有间隙，动尺基体上且朝向定尺基体所在方向的一侧侧面上设置有一个或多个对极单元，对极单元包括至少三组沿动尺基体长度方向间隔排列的传感电极组，每组传感电极组包括沿动尺基体长度方向间隔设置的一个激励电极和一个感应电极，每组传感电极中激励电极和感应电极之间的间距相同，所有的激励电极和感应电极为沿动尺基体长度方向交错间隔设置；

4、当只有一个对极单元时，对极单元中的多组传感电极组为沿动尺基体长度方向均匀间隔排列；当对极单元的数量为多个时，所有的对极单元为沿动尺基体长度方向均匀间隔排列，并且对极单元中的多组传感电极组沿动尺基体长度方向均匀间隔排列，位于对极单元中沿动尺基体长度方向各排列顺序位置上的激励电极分别与其余对极单元中沿动尺基体长度方向排列顺序对应位置上的激励电极电连接在一起，所有的感应电极电连接在一起；

5、定尺基体上且朝向动尺基体所在方向的一侧侧面上设置有沿定尺基体长度方向排列的若干个调制单元组，动尺基体上的所有对极单元能够沿定尺基体长度方向分别与定尺基体上相同数量的相邻调制单元组相对应，并且每个对极单元能够与一个调制单元组相对应，每个调制单元组包括一个调制单元f和一个调制单元g，调制单元f和调制单元g为不同材质制成，所有的调制单元f和调制单元g为沿定尺基体长度方向交错排列，调制单元f能够沿定尺基体长度方向与对极单元中至少一组传感电极组相对应。

6、作为优化，所述调制单元f或所述调制单元g的材质与所述定尺基体的材质一致。

7、作为优化，所述调制单元f、所述调制单元g和所述定尺基体均为不同材质制成。

8、作为优化，所述调制单元f和所述调制单元g位于同一平面上，或所述调制单元f所在平面平行于所述调制单元g所在平面。

9、作为优化，所述调制单元f的截面形状为中心旋转对称图形。

10、作为优化，所述调制单元f的截面形状为圆形、正方形、椭圆形、菱形、双正弦形、斜余弦形或双余弦形中任意一种。

11、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明中传感器的信号输入输出信号均位于动尺基体上，可实现动尺基体的无源传感，且定尺基体的测量量程可随意增加；传感器定尺基体上的调制单元的材质可为金属或非金属，不受制造材料和工艺的限制，传感器的可探测范围更广；动尺基体上的感应单元输出的信号强度不受传感电极数量的制约，信号的传递效率更高，本发明具有更广的应用场景和适用性。

技术特征：

1.一种基于电场自耦合的直线位移传感器，包括相对且平行设置的动尺基体和定尺基体，动尺基体与定尺基体相对的一侧侧面相互平行且留有间隙，其特征在于：动尺基体上且朝向定尺基体所在方向的一侧侧面上设置有一个或多个对极单元，对极单元包括至少三组沿动尺基体长度方向间隔排列的传感电极组，每组传感电极组包括沿动尺基体长度方向间隔设置的一个激励电极和一个感应电极，每组传感电极中激励电极和感应电极之间的间距相同，所有的激励电极和感应电极为沿动尺基体长度方向交错间隔设置；

2.根据权利要求1所述的基于电场自耦合的直线位移传感器，其特征在于：所述调制单元f或所述调制单元g的材质与所述定尺基体的材质一致。

3.根据权利要求1所述的基于电场自耦合的直线位移传感器，其特征在于：所述调制单元f、所述调制单元g和所述定尺基体均为不同材质制成。

4.根据权利要求1所述的基于电场自耦合的直线位移传感器，其特征在于：所述调制单元f和所述调制单元g位于同一平面上，或所述调制单元f所在平面平行于所述调制单元g所在平面。

5.根据权利要求1所述的基于电场自耦合的直线位移传感器，其特征在于：所述调制单元f的截面形状为中心旋转对称图形。

6.根据权利要求5所述的基于电场自耦合的直线位移传感器，其特征在于：所述调制单元f的截面形状为圆形、正方形、椭圆形、菱形、双正弦形、斜余弦形或双余弦形中任意一种。

技术总结本发明公开了一种基于电场自耦合的直线位移传感器，包括动尺基体和定尺基体，动尺基体上且朝向定尺基体所在方向的一侧侧面上设置有一个或多个对极单元，对极单元包括至少三组沿动尺基体长度方向间隔排列的传感电极组，每组传感电极组包括沿动尺基体长度方向间隔设置的一个激励电极和一个感应电极；定尺基体上且朝向动尺基体所在方向的一侧侧面上设置有沿定尺基体长度方向排列的若干个调制单元组，动尺基体上的所有对极单元能够沿定尺基体长度方向分别与定尺基体上相同数量的相邻调制单元组相对应，每个调制单元组包括一个调制单元F和一个调制单元G，调制单元F能够沿定尺基体长度方向与对极单元中至少一组传感电极组相对应。技术研发人员：彭凯,许小虎,刘小康,王合文,蒲红吉受保护的技术使用者：重庆理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4