可以包括在滑動器組件120的信號處理和顯示電子電路166中)的跡線。
[0046]節(jié)點N1聯(lián)接到可以提供位置信號SEN1的信號線SL1。節(jié)點N2聯(lián)接到可以提供位置信號SEN2的信號線SL2。節(jié)點N3A和N3B聯(lián)接在一起，并且可以引用為共同節(jié)點N3，共同節(jié)點N3聯(lián)接到可以接收勵磁信號DRV的信號線SL3。節(jié)點N4聯(lián)接到信號線SL4，信號線SL4聯(lián)接到地面GND。
[0047]如圖4進一步示出的，印刷電路板的第二或下金屬層可以包括第一和第二傳感器部410A和410B以及勵磁部430A和430B(例如，印刷的共面感應(yīng)線圈)。在一些情形下，勵磁部430A和430B可以一起引用為讀數(shù)頭405的單個勵磁部。如圖4圖示的，第一傳感器部410A的一端聯(lián)接到節(jié)點N1 (即，提供位置信號SEN1)，而另一端聯(lián)接到節(jié)點N4 (即，連接到地面GND)。第二傳感器部410B的一端聯(lián)接到節(jié)點N2 (即，提供位置信號SEN2)，而另一端聯(lián)接到節(jié)點N4 (即，連接到地面GND)。勵磁部430A的一端聯(lián)接到節(jié)點N3A (即，接收勵磁信號DRV)，而另一端聯(lián)接到節(jié)點N4 ( S卩，連接到地面GND)。勵磁部430B的一端聯(lián)接到節(jié)點N3B (即，接收勵磁信號DRV)，而另一端聯(lián)接到節(jié)點N4 (即，連接到地面GND)。讀數(shù)頭405和標(biāo)尺圖案470的操作將在下面關(guān)于圖5A更詳細(xì)地描述。
[0048]如圖4示出的，標(biāo)尺圖案470包括位于各自第一標(biāo)尺元件區(qū)中的導(dǎo)電板面積P1-P3，以及位于各自第二標(biāo)尺元件區(qū)中的凹進面積R1R3。如將在下面關(guān)于圖5A更詳細(xì)地描述的，當(dāng)讀數(shù)頭405移動使得一個凹進面積R1-R3在傳感器部410A下主要居中時，各自凹進面積可以主要影響位置信號SEN1。類似地，如果讀數(shù)頭移動使得一個凹進面積R1-R3在傳感器部410B下主要居中，則各自凹進面積可以主要影響位置信號SEN2。如也將在下面關(guān)于圖5A更詳細(xì)地描述的，位置信號SEN1和SEN2之間的差異可以用來確定標(biāo)尺圖案470相對于讀數(shù)頭405的位置。差異可以提供來自共模誤差的改進的線性度和魯棒性。
[0049]將要了解的是，雖然為簡化起見，圖4的示例已經(jīng)圖示一構(gòu)造，其中讀數(shù)頭信號部410包括沿著標(biāo)尺長度隔開P/2的兩個傳感器部410A和410B，在其它執(zhí)行方案中，可以包括不同數(shù)量的傳感器部(例如，1、3、4，等等)。例如，在另一構(gòu)造中，讀數(shù)頭的信號部可以包括沿著標(biāo)尺長度隔開P/4的四個傳感器部(例如，輸出信號指定為A、B、A’和B’)。如將在下面關(guān)于圖6A-6C和7A-7C更詳細(xì)地描述的，根據(jù)某些信號處理技術(shù)，在這樣的示例構(gòu)造中，增量位置信號可以能夠由一個公式(例如，tar^GA-A’V^-B’)))確定，而絕對位置信號可以能夠由另一公式(例如，A+B+A’ +B’)確定。
[0050]圖5A和5B是圖示讀數(shù)頭可替代實施例各種操作原理的示意圖。圖5A是圖示讀數(shù)頭505A各種操作原理的示意圖，其可以說明圖4讀數(shù)頭405的操作原理。如圖5A示出的，在一個執(zhí)行方案中，讀數(shù)頭505A可以包括第一和第二傳感器部510A和510B以及勵磁部530A和530B。第一和第二傳感器部510A和510B包括作為信號部510的一部分，而勵磁部530A和530B包括作為讀數(shù)頭505A的勵磁部530的一部分。在一個具體示例執(zhí)行方案中，第一和第二傳感器部510A和510B以及勵磁部530A和530B均可以由印刷在印刷電路板(例如，圖1滑動器組件120的印刷電路板162)中的平面螺旋線圈組成。在各種執(zhí)行方案中，傳感器部和勵磁部可以制造在印刷電路板的相同或不同的金屬層中。例如，在具有兩個金屬層的印刷電路板中，傳感器部和勵磁部均可以制造在相同的金屬層(例如，如圖4構(gòu)造圖示的)中。如另一示例，在具有四個金屬層的印刷電路板中，傳感器部和勵磁部可以制造在不同的金屬層中。在一個具體示例執(zhí)行方案中，包括多個標(biāo)尺元件570E的標(biāo)尺圖案570可以由導(dǎo)電散料(例如，鋁)形成。
[0051]在一個具體示例執(zhí)行方案中，勵磁部530A和530B可以以選定波形圖案(例如，正弦、具有脈沖固有電路(pulsed resonant circuit)的準(zhǔn)正弦，等)被(例如，節(jié)點N3處的勵磁信號DRV)驅(qū)動。勵磁部530A和530B的驅(qū)動可以分別在第一和第二傳感器部510A和510B上感應(yīng)出電壓。在一個具體示例執(zhí)行方案中，取決于標(biāo)尺元件570E的線性位置，標(biāo)尺元件570E中的渦流可以影響勵磁部530A和530B分別到第一和第二傳感器部510A和510B的電感耦合。在某些執(zhí)行方案中，第一和第二傳感器部510A和510B可以由此被引用為可變電感元件，其中電感取決于標(biāo)尺元件570E的位置。
[0052]如上文關(guān)于圖2-4描述的，標(biāo)尺圖案570可以包括沿著測量軸方向MA周期性地交替的第一類型的標(biāo)尺元件和第二類型的標(biāo)尺元件570E(例如，板面積和凹進面積)。出于簡化本說明和解釋的目的，在圖5A中僅圖示接近第一和第二傳感器部510A和510B以及勵磁部530A和530B的單個標(biāo)尺元件570E (例如，代表板面積或凹進面積中的任一個)。
[0053]如具體說明性示例，如果標(biāo)尺元件570E主要與勵磁部530A和第一傳感器部510A對準(zhǔn)，它將主要影響電感耦合。相反地，如果標(biāo)尺元件570E主要與勵磁部530B和第二傳感器部510B對準(zhǔn)，它將主要影響此電感耦合。電感耦合的影響將相應(yīng)影響各自位置信號SEN1和SEN2的量值。以這種方式，位置信號SEN1和SEN2 (即，節(jié)點N1和N2處測量的)之間的差異可以指示標(biāo)尺元件570E和相應(yīng)標(biāo)尺圖案570的位置。將要了解的是，以這種方式利用渦流讀數(shù)頭的構(gòu)造的一個特定優(yōu)點在于，位置感測設(shè)備可以一般制成對諸如切削油、水、其它流體、灰塵、鐵磁顆粒等等的污染物不敏感。另外，相比利用位置感測設(shè)備的其它傳感器構(gòu)造，所公開的構(gòu)造可以低功率使用并且可以更便宜地生成。
[0054]在一個執(zhí)行方案中，勵磁部530A和530B可以由彼此鏡象并且共享共同電流源(例如，來自節(jié)點N3處的勵磁信號DRV)和共同地面(例如，節(jié)點N4處)的兩個相鄰共面線圈組成。在這樣的執(zhí)行方案中，電流可以在相反方向上流過勵磁部530A和530B( S卩，分別逆時針和順時針)，使得總電感最大化。制造勵磁部530A和530B使之彼此鏡象也有助于確保位置信號SEN1和SEN2將相對地對稱。勵磁部530A和530B也可以制造在印刷電路板的金屬層中，具有最大厚度以最小化阻力并相應(yīng)地最小化所需要的驅(qū)動功率的量。在一個執(zhí)行方案中，勵磁部530A和530B可以制造于將在操作期間最接近標(biāo)尺圖案570的金屬層中。
[0055]在各種執(zhí)行方案中，標(biāo)尺圖案570的寬度可以做成略微大于讀數(shù)頭505A的寬度，以容納可能發(fā)生的各種錯位。另外，每個標(biāo)尺元件570E的長度可以為讀數(shù)頭505A總組合長度的大約一半，以最大化(例如，由位置信號SEN1和SEN2之間差確定的)響應(yīng)信號的范圍和線性度。
[0056]雖然圖5A所示的執(zhí)行方案示出了提供分開信號的第一和第二傳感器部510A和510B，但應(yīng)該認(rèn)識到，在可替代的執(zhí)行方案中，第一和第二傳感器部510A和510B可以組合成具有單個輸出的單個線圈，或者可以包括各提供分開信號的附加傳感器部(例如，四傳感器部構(gòu)造)。如將在下面關(guān)于圖5B更詳細(xì)地描述的，在另一可替代的執(zhí)行方案中，單個導(dǎo)電電路可以執(zhí)行勵磁部和傳感器部兩者的功能，并且該傳感器部內(nèi)復(fù)雜阻抗的改變可以提供位置信號。
[0057]圖5B是圖示讀數(shù)頭505B各種操作原理的示意圖，其中單個導(dǎo)電電路可以執(zhí)行勵磁部和傳感器部兩者的功能。在各種執(zhí)行方案中，讀數(shù)頭可以包括一個或多個這樣的導(dǎo)電電路(例如，四個導(dǎo)電電路隔開P/4)。類似于圖5A，出于簡化本說明和解釋的目的，僅描述了接近讀數(shù)頭505B的單個標(biāo)尺元件電路570E (例如，代表板面積或凹進面積任一)，其圖示為僅包括單個導(dǎo)電電路。如圖5B示出的，如2006年加拿大魁北克城Advances in SignalProcessing for Non Destructive Evaluat1n of Materials的 J.Lefebvre、C.Mandache和 J.Letarte 的“Pulsed eddy current empirical modeling”中更詳細(xì)地描述的，讀數(shù)頭505B和目標(biāo)標(biāo)尺元件570E可由此建模為簡單的兩部分電路。如描述的，影響渦流傳感器阻抗的一些關(guān)鍵變量是:傳感器線圈的物理尺寸和組成；驅(qū)動頻率(ω);目標(biāo)的電導(dǎo)率(σ);目標(biāo)的磁導(dǎo)率(μ);目標(biāo)的不規(guī)則性；以及傳感器到目標(biāo)的間隙和取向。
[0058]如圖5Β示出的，讀數(shù)頭505Β在左側(cè)的圖示電路充當(dāng)勵磁部和傳感器部兩者，并且具有電感Ls、阻力Rs，并且由電壓源驅(qū)動。右側(cè)的標(biāo)尺元件570E圖示為目標(biāo)電路并且具有有效電感Lt和阻力Rt。標(biāo)尺元件570E的有效目標(biāo)值取決于σ、μ、ω和系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)。兩個電路的耦合取決于傳感器到目標(biāo)親近性，并且反映在互感中。k的值是0 I k 11并且隨著間隙的降低而增加。讀數(shù)頭505B由于與標(biāo)尺元件570E聯(lián)接的復(fù)雜阻抗的改變可以提供可以用以確定讀數(shù)頭505B相對于標(biāo)尺元件570E和相應(yīng)標(biāo)尺圖案570的位置的相應(yīng)位置信號。
[0059]圖6A-6C分別是與圖3A-3C標(biāo)尺圖案組合使用的讀數(shù)頭的輸出信號視圖，圖7A-7C是所得到的絕對位置信號的視圖。為了更好地圖示圖6A-6C輸出信號的特性，示出的信號為圖3A-3C標(biāo)尺圖案的伸展樣式。更具體地，示出的信號為覆蓋50個標(biāo)尺波長P的標(biāo)尺圖案樣式，包括50個第一標(biāo)尺元件區(qū)和第二標(biāo)尺元件區(qū)FZ和SZ中的每個，具有繼續(xù)根據(jù)上文關(guān)于圖3A-3C描述的相同特性的標(biāo)尺圖案。如具體說明性示例，利用這樣的標(biāo)尺圖案的位置感測設(shè)備可以限定為具有絕對信號范圍延伸在其上的50-標(biāo)尺波長最大測量范圍。將要了解的是，在其它執(zhí)行方案中，標(biāo)尺圖案和相應(yīng)的最大測量范圍可以在更多或更少數(shù)量的標(biāo)尺波長上延伸。
[0060]在各種執(zhí)行方案中，圖6A-6C的輸出信號可以代表讀數(shù)頭信號部的一個傳感器部的輸出。如上文關(guān)于圖4描述的，讀數(shù)頭的信號部可以包括一個或多個傳感器部，其輸出取決于渦流而變化的位置信號。如一個具體說明性示例，可以包括沿著標(biāo)尺長度隔開P/4的四個傳感器部(例如，輸出信號指定為A、B、A’和B’)。圖6A-6C的信號可以相應(yīng)地代表來自一個傳感器部的這些輸出信號中的一個。
[0061]根據(jù)某些信號處理技術(shù)，增量位置信號可以能由一個公式(例如，tar^GA-A’)/(B-B’)))確定