。建立一個(gè)函數(shù)，自變量是一對(duì)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值，函數(shù)值是一個(gè)數(shù)值，這個(gè)函數(shù)值與測(cè)量范圍內(nèi)的位置形成一對(duì)一的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，函數(shù)值的個(gè)數(shù)應(yīng)能滿足區(qū)分125個(gè)子區(qū)間的需求，一般是多于6倍子區(qū)間的個(gè)數(shù)，至此完成了粗編碼。這個(gè)粗編碼的分辨力是很低的，一般來(lái)說(shuō)，在一個(gè)周期內(nèi)獲得5000個(gè)編碼值是容易實(shí)現(xiàn)的，所以，不加入第三組更粗的編碼系統(tǒng)情況下，減小θ 增加粗編碼的分辨力，可以達(dá)到3米的絕對(duì)編碼范圍。
[0040]一個(gè)粗編碼對(duì)應(yīng)測(cè)量范圍內(nèi)唯一一個(gè)空間位置，根據(jù)這個(gè)位置即可確定精編碼對(duì)應(yīng)的N個(gè)空間位置中哪一個(gè)是當(dāng)前的實(shí)際空間位置。精編碼加上該位置所在子區(qū)間對(duì)應(yīng)的基數(shù)后，得到的這個(gè)數(shù)值就是在測(cè)量范圍內(nèi)的空間位置的絕對(duì)編碼形式的初始編碼值。
[0041]簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在測(cè)量空間內(nèi)，滑尺位于相對(duì)于定尺的每一個(gè)空間位置時(shí)，通過(guò)對(duì)感應(yīng)電壓采樣、處理和進(jìn)行計(jì)算都可以得到一個(gè)數(shù)值，這個(gè)數(shù)值與空間位置是一一對(duì)應(yīng)的、而且是單調(diào)的。兩個(gè)位置的距離就是它們對(duì)應(yīng)的絕對(duì)編碼值之差。
[0042]由于制造過(guò)程產(chǎn)生的機(jī)械形位誤差和電子系統(tǒng)信號(hào)處理的誤差，利用初始編碼值計(jì)算長(zhǎng)度測(cè)量值時(shí)，存在系統(tǒng)誤差。采用其它類型的高精度的長(zhǎng)度測(cè)量設(shè)備(例如激光長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng))對(duì)初始編碼進(jìn)行標(biāo)定，獲得系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)，將此數(shù)據(jù)存入與傳感器配套的電子部件內(nèi)，實(shí)行實(shí)時(shí)在線補(bǔ)償，即可得到高準(zhǔn)確度的絕對(duì)式編碼。從而得到高準(zhǔn)確度的長(zhǎng)度測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0043]將多根定尺拼接成后可以得到更長(zhǎng)定尺的效果，附加一路更粗的編碼系統(tǒng)，就可以滿足大測(cè)量范圍的需求。接長(zhǎng)時(shí)定尺兩列導(dǎo)磁塊的接近端相連接，較遠(yuǎn)端相連接，這樣可以保持粗信號(hào)的采樣曲線的連續(xù)性。其它相關(guān)技術(shù)比較簡(jiǎn)單，不再說(shuō)明。
[0044]以下簡(jiǎn)單介紹為了提高編碼數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性而進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。參看圖2，滑尺與定尺相對(duì)平動(dòng)過(guò)程中，由于機(jī)械加工誤差導(dǎo)致滑尺與定尺相對(duì)移動(dòng)時(shí)不是理想的平動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生垂直于運(yùn)動(dòng)方向的微小位移誤差和繞三個(gè)坐標(biāo)軸的微小轉(zhuǎn)動(dòng)誤差，具體是:Y向的誤差Λ Y、Z向的誤差Λ Ζ、繞X軸的旋轉(zhuǎn)誤差Λ β、繞Y軸的旋轉(zhuǎn)誤差Λ α、繞Z軸的旋轉(zhuǎn)誤差Δ θ ο
[0045]由于計(jì)算過(guò)程中利用函數(shù)值的比值，所以，誤差ΛZ導(dǎo)致數(shù)值的放大或縮小，對(duì)于比值影響很小，可將Λ Z控制在較小的范圍內(nèi)，它對(duì)測(cè)量精度的影響可以忽略不計(jì)。由于精線圈磁芯長(zhǎng)條形狀的端面平行于Y向，Λ Y對(duì)精感應(yīng)信號(hào)的影響可以忽略不計(jì)，由于精線圈排列方向與移動(dòng)方向平行，Λ θ對(duì)精感應(yīng)信號(hào)的影響造成的誤差相對(duì)于Λ θ是高階無(wú)窮小，可以忽略不計(jì)。參看圖13(1)，誤差Λ Y引起4個(gè)感應(yīng)線圈磁通量的變化，由于粗線圈是相對(duì)于滑尺中面對(duì)稱安置，誤差Λ Y引起的U2-1與U2-2線圈感應(yīng)電壓合成后輸出的變化量Λ Ul與U2-1與U2-2線圈感應(yīng)電壓合成后輸出的變化量Λ U2的絕對(duì)值相近，符號(hào)相反，信號(hào)組合后，基本抵消。由于產(chǎn)生兩個(gè)精感應(yīng)信號(hào)的兩對(duì)精線圈組的對(duì)角線分布，經(jīng)過(guò)信號(hào)組合后，Λ α和Λ β引起的各個(gè)精感應(yīng)電壓的變化可以基本抵消。由于兩組粗線圈內(nèi)的線圈都是相對(duì)于滑尺中面對(duì)稱安置，經(jīng)過(guò)信號(hào)組合后，Λ β引起的各組粗感應(yīng)電壓的變化可以基本抵消。綜上所述，對(duì)于本設(shè)計(jì)的傳感器，運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響不大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器，它包括滑尺和定尺；其特征為:在滑尺上包括精編碼線圈部件和粗編碼線圈部件；所述精編碼線圈部件包括4個(gè)由精激磁線圈和精感應(yīng)線圈組成的精線圈組，沿滑尺與定尺相對(duì)移動(dòng)方向排成兩列，每列兩個(gè)；每組內(nèi)精激磁線圈和精感應(yīng)線圈沿相對(duì)移動(dòng)方向相間排列，上述兩種線圈磁芯的一端面處于滑尺上與定尺相對(duì)的平面上，此平面稱為滑尺工作面，另一端固定在軟磁材料的基體上，軟磁材料的基體固定在抗磁材料的墊片上，墊片固定在滑尺殼體上；粗編碼線圈部件包括由粗激磁線圈和粗感應(yīng)線圈組成的2個(gè)粗線圈組，在滑尺與定尺相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上，分別安裝在精線圈組的兩邊外側(cè)，每組內(nèi)有6個(gè)粗線圈，對(duì)稱于與相對(duì)移動(dòng)方向平行和與滑尺工作面垂直的滑尺中面，沿中面的法向排列；滑尺中面兩側(cè)各有3個(gè)線圈，排列順序是:粗感應(yīng)線圈、粗激磁線圈、粗感應(yīng)線圈；上述兩種線圈磁芯的一端面處于滑尺工作面上，另一端固定在軟磁材料的基體上，軟磁材料的基體固定在抗磁材料的墊片上，墊片固定在滑尺殼體上；在定尺基體上固定有抗磁材料制作的長(zhǎng)方形平板，長(zhǎng)方形平板上鑲嵌有兩列用軟磁材料制作的長(zhǎng)方體細(xì)長(zhǎng)小塊，簡(jiǎn)稱導(dǎo)磁塊，兩列中導(dǎo)磁塊形狀一致，每列中相鄰導(dǎo)磁塊中線距離是精線圈組內(nèi)相鄰線圈中線距離的兩倍，每列中導(dǎo)磁塊的個(gè)數(shù)等于定尺長(zhǎng)度除以相鄰導(dǎo)磁塊中線距離；導(dǎo)磁塊的一個(gè)面處于定尺上與滑尺相對(duì)的平面上，此平面稱為定尺工作面；兩列導(dǎo)磁塊的兩個(gè)中線相對(duì)于平行相對(duì)移動(dòng)方向的定尺工作面上的中線都有一個(gè)小夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器，其特征為:每組內(nèi)奇數(shù)序號(hào)的精激磁線圈的纏繞方向與偶數(shù)序號(hào)的精激磁線圈的相反，每組內(nèi)奇數(shù)序號(hào)的精感應(yīng)線圈的纏繞方向與偶數(shù)序號(hào)的精感應(yīng)線圈的相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器，其特征為:兩個(gè)粗激磁線圈的纏繞方向一致，靠近滑尺中面的4個(gè)粗感應(yīng)線圈的纏繞方向一致，另外4個(gè)粗感應(yīng)線圈的纏繞方向與前述4個(gè)相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器，其特征為:所有精激磁線圈串連后輸入同一個(gè)精激磁信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器，其特征為:第一列中第一個(gè)精線圈組和第二列中第二個(gè)精線圈組內(nèi)的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第一路精感應(yīng)信號(hào)，第一列第二個(gè)精線圈組和第二列中第一個(gè)精線圈組內(nèi)的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第二路精感應(yīng)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器，其特征為:兩個(gè)粗激磁線圈串連后輸入同一個(gè)粗激磁信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器，其特征為:第一組內(nèi)4個(gè)粗感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第一路粗感應(yīng)信號(hào)，第二組內(nèi)4個(gè)粗感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第二路粗感應(yīng)信號(hào)。
【專利摘要】本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)一種新型利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的絕對(duì)式傳感器；屬于利用電磁原理制造的空間位置測(cè)量傳感器的技術(shù)領(lǐng)域；從功能上分，本實(shí)用新型的傳感器具有兩套位置傳感部件，一套是小范圍內(nèi)精細(xì)測(cè)量部件，稱為精編碼部件；另一套是大范圍內(nèi)分辨力較低的測(cè)量部件，稱為粗編碼部件，利用粗精組合技術(shù)完成絕對(duì)式位置編碼。從部件上分，包括定尺和滑尺，在滑尺上包括精編碼線圈部件和粗編碼線圈部件；所述精編碼線圈部件包括由精激磁線圈和精感應(yīng)線圈組成的精線圈組；粗編碼線圈部件包括由粗激磁線圈和粗感應(yīng)線圈組成的粗線圈組；在定尺上有一層抗磁材料的長(zhǎng)方形板，在其上嵌有用軟磁材料制作的兩列長(zhǎng)方體導(dǎo)磁塊。本實(shí)用新型的絕對(duì)式編碼傳感器配置電子部分后可以形成絕對(duì)式長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)。
【IPC分類】G01B7-02
【公開號(hào)】CN204269063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420573952
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】葛幸華
【公開日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年9月30日