一种双层正弦补偿式时栅角位移传感器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114777637A(43)申请公布日2022.07.22(21)申请号202210324269.X(22)申请日2022.03.29(71)申请人重庆理工大学地址400054重庆市巴南区李家沱红光大道69号(72)发明人杨继森卢渝张静郑方燕郑永张天恒吴灼(74)专利代理机构重庆华科专利事务所50123专利代理师唐锡娇(51)Int.Cl.G01B7/30(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图6页(54)发明名称一种双层正弦补偿式时栅角位移传感器(57)摘要本发明公开一种双层正弦补偿式时栅角位移传感器，包括转子和与转子正对平行且留有气隙的定子；转子包括转子基体、感应单元和转子绝缘层；定子包括定子基体、激励单元和定子绝缘层。激励单元包括三个扇区，每个扇区都包括第一、第二激励线圈，相邻两个扇区沿周向间隔每个扇区内第一、第二激励线圈沿周向间隔第一、第二激励线圈中分别通入正弦、余弦激励信号激励，能有效增强感生磁场强度，有利于提高传感器的测量精度。感应线圈采用双层结构，采用平面正弦环曲线进行绕制，能增强感应强度，提高感应信号质量，进一步提高传感器的测量精度。CN114777637ACN114777637A权利要求书1/2页1.一种双层正弦补偿式时栅角位移传感器，包括转子(1)和与转子正对平行且留有气隙的定子(2)，所述转子(1)包括转子基体(11)、设在转子基体上的感应单元和覆盖在感应单元上的转子绝缘层(12)，所述定子(2)包括定子基体(21)、设在定子基体上的激励单元和覆盖在激励单元上的定子绝缘层(22)；其特征在于：所述激励单元包括沿周向均匀排布的三个扇区，每个扇区都包括第一激励线圈和第二激励线圈，相邻两个扇区沿周向间隔的圆心角为每个扇区内第一激励线圈与第二激励线圈沿周向间隔的圆心角为第一激励线圈由第一导线段(23)和第二导线段(24)构成，第一导线段(23)、第二导线段(24)分别布于两层，第一导线段(23)沿曲线绕制，第二导线段(24)沿曲线绕制；第二激励线圈由第三导线段(25)和第四导线段(26)构成，第三导线段(25)、第四导线段(26)分别布于两层，第三导线段(25)沿曲线绕制，第四导线段(26)沿曲线绕制；其中，b＞a，W表示第一、第二激励线圈的周期，i依次取0至M‑1的所有整数，M表示激励单元的对极数；所述感应单元与激励单元正对平行，感应单元包括感应线圈，感应线圈由第一正弦形线圈(13)和第二正弦形线圈(14)串联形成，第一正弦形线圈(13)和第二正弦形线圈(14)分别布于两层，且其起始端通过引线连接、终止端作为感应信号输出端；所述第一导线段(23)、第二导线段(24)中分别通入方向相反的正弦激励电流，所述第三导线段(25)、第四导线段(26)中分别通入方向相反的余弦激励电流，当转子(1)相对于定子(2)转动时，感应线圈输出感应信号，经处理得到转子(1)相对于定子(2)的角位移值。2.根据权利要求1所述的双层正弦补偿式时栅角位移传感器，其特征在于：所述第一正弦形线圈(13)为非闭合线圈，且沿曲线绕制形成，第一正弦形线圈(13)的起始端与终止端接近但不重合，第二正弦形线圈(14)的结构与第一正弦形线圈(13)的结构相同，且同轴绕制，第二正弦形线圈(14)的起始位置与第一正弦形线圈(13)的起始位置沿周向错开的圆心角为其中，R表示曲线f5的基圆半径，A表示曲线f5的幅值，n表示第一正弦形线圈(13)的周期个数。3.根据权利要求1或2所述的双层正弦补偿式时栅角位移传感器，其特征在于：所述感应线圈输出的感应信号与激励信号进行比相，相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示，经换算后得到转子(1)相对于定子(2)的角位移值。2CN114777637A权利要求书2/2页4.根据权利要求3所述的双层正弦补偿式时栅角位移传感器，其特征在于：所述感应线圈输出的感应信号先经滤波放大电路滤波、放大后，再与激励信号经整形电路整形成方波，而后再进行比相。3CN114777637A说明书1/4页一种双层正弦补偿式时栅角位移传感器技术领域[0001]本发明属于精密角位移测量传感器技术领域，具体涉及一种双层正弦补偿式时栅角位移传感器。背景技术[0002]近年来，国内研制出一种利用时钟脉冲Δt构成测量基准的位移传感器(即时栅位移传感器)，其分辨率不依赖于超高精度刻线，而取决于高频时钟脉冲所对应的空间当量。[0003]目前，已经研制出的磁场式时栅角位移传感器包括机加工线槽式位移传感器和MEMS工艺形式传感器，机加工线槽式传感器加工成本高，提高对极数的难度大，MEMS工艺传感器成本低且加工精度高，相较于机加工线槽式角位移传感器，利用MEMS工艺制造角位移传感器已具有明显优势。但是采用MEMS