專利名稱：高分辨率容柵位移傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種改進了的測量位移的容柵傳感器。
容柵位移傳感器是在電子數(shù)顯卡尺等位移檢測量具上應用的較廣泛的傳感器?，F(xiàn)有容柵傳感器由滑尺和定尺組成，如

圖1和圖2所示?；?見圖1)上有6組發(fā)送電極a1，每組為8個電極，每個發(fā)送電極形狀相同；有一個接受電極a2，其長度為發(fā)送電極組寬度的5倍。定尺(見圖2)上有傳送電極b1，接地電極b2。通過定尺上的傳送電極b1在滑尺的接受電極a2上感應出電荷，其感應出的電荷量與滑尺和定尺的相對位置呈線性變化?，F(xiàn)有的電極分布情況，使其節(jié)距T較寬，T＝5.08mm，所以其傳感器的分辨率只能得到0.01mm。要達到分辨率為0.001mm，則必須使節(jié)距縮小10倍，這在目前加工水平上是難以實現(xiàn)的。再者，按原有技術，在制作滑尺時，為了使串聯(lián)排列的發(fā)送電極上能排序得到八路相位相差 的電信號，必須對每個發(fā)送電極進行金屬孔化，如圖1中K所示，一個滑尺上要進行48個金屬孔化，這使滑尺的制造復雜，加工成本高。
本實用新型的目的就是提供一種無需對電極進行孔化，加工工藝簡單，而又使其分辨率提高，達到0.001mm的高分辨率容柵位移傳感器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種高分辨率容柵位移傳感器，由滑尺和定尺相互靠近、并相對移動配置構成，滑尺上包括發(fā)送電極和接受電極，定尺上包括傳送電極和接地電極。所述滑尺上的發(fā)送電極為在水平位移方向上設置的節(jié)距為T的八條發(fā)送電極，每條發(fā)送電極由若干個連續(xù)方脈沖波形電極構成，呈上、下有序排列；每相鄰兩個電極間在幾何位置上互相錯開 ，相位差為 ；所述的滑尺上的接受電極為一帶狀的導電極；所述的定尺上的傳送電極為在水平位移方向上設置的節(jié)距為T的一系列橫向連接排列的矩形電極，每兩個傳送電極之間互相絕緣隔開；所述的定尺上還包括接受電極，由設置在傳送電極上、下兩端的/上端的/下端的、節(jié)距為 的一系列豎條形構成；每兩個接受電極之間用同一節(jié)距的接地極隔開；所述的發(fā)送電極與接受電極之間包括一聯(lián)接導線。
本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖來進一步說明。
圖1是已有技術滑尺結構示意圖；圖2是已有技術定尺結構示意圖；圖3是本實用新型實施例1的滑尺結構示意圖；圖4是本實用新型實施例1的定尺結構示意圖；圖5是本實用新型實施例2的滑尺結構示意圖；圖6是本實用新型實施例2的定尺結構示意圖；圖7是本實用新型實施例3的滑尺結構示意圖；圖8是本實用新型實施例3的定尺結構示意圖。
圖1中a1是發(fā)送電極，a2是接受電極；K是金屬孔化點。
圖2中b1是傳送電極，b2是接地電極。
請參閱圖3、圖4。圖3是本實用新型實施例1的滑尺3結構示意圖?；?上包括發(fā)送電極31，接受電極32，連接電極33。發(fā)送電極31為在水平位移方向上設置的連續(xù)方脈沖波形狀的導電極，共有八條；每個方脈沖波形為一個節(jié)距T，T的長度為0.508mm；每條發(fā)送電極31上、下有序排列，相鄰兩個電極間在幾何位置上互相錯開 ，且是后一條比前一條滯后 ，相位差為 。所述的八條發(fā)送電極31，其中將每兩條相位相差π的發(fā)送電極組合起來，形成極性相反、且相互嵌合的一組，共有四組。由于發(fā)送電極31呈脈沖波形狀分布，所有電極均可在同一表面不經(jīng)交叉而由電極上引出的聯(lián)接電極33聯(lián)接。所有的聯(lián)接電極33工作時，由于相互間相位相差 ，在與定尺的接受電極進行電容耦合時，合成矢量為零。該聯(lián)接方式與原有技術相比，無需進行孔化，不僅可大大降低制作成本，而且如果在玻璃上進行高精度刻制，可使容柵傳感器的精度再提高?；呱系慕邮茈姌O32為一帶狀的導電極，其長度短于八條發(fā)送電極中最短的一條發(fā)送電極。
圖4中，定尺4上包括傳送電極45、接受電極46。傳送電極45是一個節(jié)距為T的、按順序橫向連續(xù)排列的矩形導電極，每兩個傳送導電極45之間用絕緣線47隔開。定尺上還包括接受電極46，由設置在傳送電極45上、下兩端的、節(jié)距為 的一系列豎條形導電極構成；每兩個接受電極之間用同一節(jié)距的接地極48隔開。在所述的發(fā)送電極45與接受電極46之間還設有一聯(lián)接導線49。定尺上的傳送電極45其節(jié)距T也為0.508mm。
本實用新型容柵傳感器，當相鄰電極間相位差為 的激勵電壓作用在滑尺發(fā)送電極上時，發(fā)送電極與定尺接受電極成為電容耦合，定尺的接受電極感應到滑尺的發(fā)送電極的信號后，再通過定尺上的傳送電極將位移信號耦合到滑尺的接受電極上。接受電極再將此信號傳送到電子線路進行放大、鑒析，然后通過驅動電路進行數(shù)字顯示。由于滑尺發(fā)送電極在幾何位置上相互差 ，因此，滑尺移動時，滑尺上的八個發(fā)送電極是依次按序與定尺上的同一接受電極耦合，耦合電容量呈周期性變化。由于定尺上的接受電極節(jié)距為0.508mm，因此，采用同樣的電子線路，周期由5.08mm變?yōu)?.508mm，同理，分辨率亦由0.01mm提高到0.001mm。
圖5、圖6是實施例2的結構示意圖。本實施例中，滑尺5(見圖5)上的四組發(fā)送電極51全部按序上下排列在接受電極52的上方，同樣每兩發(fā)送電極的排列上錯開 ，且后條滯后前條。定尺6(見圖6)的傳送電極61位于尺的下方，與滑尺上接受電極相對應的位置；其接受電極62位于發(fā)送電極61的上方。
圖7、圖8是本實用新型實施3的結構示意圖。本實施例中，滑尺7(見圖7)上的接受電極72有兩條，發(fā)送電極71四組按序上下排列在兩條接受電極之間。定尺8(見圖8)上有兩組傳送電極81，配置在定尺寸的上、下方與滑尺上接受電極相對應的位置，其中間連通有一條接受電極82。
上述實施例1或2或3中，滑尺的發(fā)送電極節(jié)距均為T＝0.508mm?；呱习l(fā)送電極的總高度與定尺上接受電極的總高度一致。且定尺上傳送電極的高度與滑尺上接受電極的高度一致。
權利要求1.一種高分辨率容柵位移傳感器，由滑尺和定尺相互靠近、并相對移動配置構成，所述的滑尺上包括發(fā)送電極和接受電極，所述的定尺上包括傳送電極和接地電極，其特征在于所述的滑尺上的發(fā)送電極為在水平位移方向上設置的節(jié)距為T的八條發(fā)送電極，每條發(fā)送電極由多個連續(xù)方脈沖波形狀的導電極構成，呈上、下有序排列，相鄰兩個電極間在幾何位置上互相錯開 相位差為 所述的滑尺上的接受電極為帶狀的導電極；所述的定尺上的傳送電極為在水平位移方向上設置的節(jié)距為T的一系列橫向連續(xù)排列的矩形電極，每兩個傳送電極之間互相絕緣隔開；所述的定尺上還包括接受電極，由設置在傳送電極上、下兩端的/上端的/下端的節(jié)距為 的一系列豎條形導電極構成；每兩個接受電極之間用同一節(jié)距的接地極隔開；所述的定尺上的傳送電極與接受電極之間包括一聯(lián)接導線。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺上的八條發(fā)送電極，其中將每兩條極性相反的發(fā)送電極相互嵌合成一組，共有四組。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺上發(fā)送電極的節(jié)距T為0.508mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺上的發(fā)送電極在幾何位置上是后一條比前一條滯后 。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺上四組發(fā)送電極按分別設在接受電極的上方兩組和下方兩組配置。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺上的接受電極為一條。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的定尺上傳送電極的節(jié)距T為0.508mm。
8.根據(jù)權利要求1或5所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的定尺上接受電極的高度與滑尺上兩組發(fā)送電極的總高度一致。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的定尺上的傳送電極的高度與滑尺上接受電極的高度一致。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺上的四組發(fā)送電極全部按序設置在接受電容的上方。
11.根據(jù)權利要求1或10所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的定尺上的接受電極位于傳送電極的上方，與傳送電極連通。
12.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺上的接受電極有兩條，所述的四組發(fā)送電極全部按序設置在所述兩條接受電極之間。
13.根據(jù)權利要求1或12所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的定尺上接受電極在中間，傳送電極位于接受電極上下兩端，并與接受電極連通。
14.根據(jù)權利要求1所述的一種高分辨率容柵位移傳感器，其特征在于所述的滑尺的接受電極短于上、下排列的八根發(fā)送電極中的最短的一條。
專利摘要本實用新型涉及一種改進的容柵位移傳感器，用以提高傳感器的分辨率，使測量位移量精確。由滑尺和定尺相互靠近、并相對移動配置而成?；呱系陌l(fā)送電極由多個連續(xù)方脈沖波形狀的導電極構成，上、下排列有序；定尺上的傳送電極為連續(xù)橫向排列的矩形，還包括接受電極，構成與滑尺間形成電容耦合。采用本實用新型的結構，可簡化工藝，無需孔化；且可將電極的節(jié)距縮小10倍，使T由原來的5.08mm減少到0.508mm，從而使分辨率提高到0.001mm。
文檔編號G01B7/02GK2246791SQ9521711
公開日1997年2月5日 申請日期1995年8月28日 優(yōu)先權日1995年8月28日
發(fā)明者劉偉廣 申請人:上海量具刃具廠