本發明專利技術公開了一種絕對位置的電容測量傳感器裝置，包括容柵傳感器，測量信號處理器，數據處理器和顯示器，容柵傳感器含有一級或多級標定傳感器和一個測量傳感器，并用記憶電子元件對標定傳感器和測量傳感器的相位值和相位差進行記憶，用于確定測量的計數零點；所述標定傳感器在有效工作區間具有絕對測量功能，測量傳感器節距的分值大于或等于標定傳感器。對絕對圓周位置測量，所述容柵傳感器為含有一級或多級標定傳感器和一個測量傳感器的圓容柵傳感器；對絕對角（弧）度位置測量，所述容柵傳感器含有一個一級圓容柵標定傳感器和一個柔性鉸鏈容柵測量傳感器；對絕對直線位置測量，所述容柵傳感器含有一個一級或多級容柵標定傳感器和一個直線測量傳感器。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于測量裝置，具體是一種對位置進行絕對測量的電容測量傳 感器裝置。(二)
技術介紹
傳統數顯卡尺的數顯測量裝置為電容傳感器，它由動柵和定柵兩部份 組成，數顯卡尺的定、動柵分別固裝于尺身和尺框上。由動柵和定柵構成 的傳感器為增量測量傳感器，隨著尺框在尺身上的移動，動柵和定柵相對 感應出移動的距離，并通過液晶顯示屏給予顯示。該傳感器在一個節距內 具有絕對測量特性， 一般量具的測量范圍往往大于容柵的1個節距，因此 其測量與空間位置不是一一對應的絕對測量，而是只能采用增量測量的相為實現絕對測量，申請號為200710050658.3的專利提供了一種"用 于絕對位置測量的絕對型圓容柵傳感器測量裝置"，提出了一種絕對角度測量的傳感器方案。經分析，上述專利有如下問題1、 問題在于其權利要求1中提出的"圓容柵含有一個粗分傳感器和 一個細分傳感器，細分傳感器節距分值大于粗分傳感器的二個分辨率"， 沒有明確粗分傳感器的節距數值，當粗分傳感器的節距數大于一時，上述裝置在36(T工作時將失去絕對測量功能。2、 問題還在于其權利要求1提出的"粗、細分傳感器具有共同的起 始零點"，在傳感器制作上很難實現，尤其在細分傳感器節距數量大時， 將更難于制作，更難于保證批量制作時產品技術指標的一致性，產品很難 批量生產。何況目前的增量電容位移傳感器專用IC (微處理器)，因為其 接收極信號采用差分運算放大器的不對稱，即使"粗、細分傳感器具有共 同的起始零點"，使得物理位置對齊，所得出的相位數據也不會是零，因 此以此處為絕對零點就無法實現。這就是說粗分傳感器無法對細分傳感器 的節距系列進行位置標定。3、 問題還在于其權利要求5提出的"在只有一個測量信號處理電路 的測量信號處理部分容柵IC與圓容柵傳感器之間有對粗分接收信號、細 分接收信號進行選通并送往信號處理部分容柵IC的開關電路"，由于容柵 電路的接收信號是微電壓信號，其中普通的開關電路將引入強大的干擾信 號，將導致上述裝置無法正常工作，如采用高品質的開關電路，價格高， 該裝置的制作成本相應提高，達不到降低成本的目的。綜上所述，"用于絕對位置測量的絕對型圓容柵傳感器測量裝置"的專利技術專利基本上無法實施。
技術實現思路
針對上述用于絕對位置測量的絕對型圓容柵傳感器測量裝置的不足 之處，本專利技術的目的在于設計一種對物體的圓周，角(弧)度，直線的絕 對位置進行高精度測量的電容測量傳感器裝置。能夠實現上述目的的絕對位置的電容測量傳感器裝置，是以傳統的增 量電容傳感器為基礎，引入微處理器技術，包括容柵傳感器，測量信號處 理器，數據處理器和顯示器，采用具有絕對測量功能的工作區間的容柵傳 感器作標定傳感器(為含有一級或多級標定的傳感器，標定的傳感器也可 以采用其它具有絕對測量功能的傳感器，如電阻尺等)，普通增量容柵傳 感器作位置測量的測量傳感器(測量傳感器節距的分值大于或等于標定傳 感器)，并用記憶電子元件對標定傳感器和測量傳感器的相位值和相位差 進行記憶，用于確定測量的計數零點，用標定傳感器具有絕對測量功能的 工作區間對測量傳感器的節距序列位置進行標定使其也具有絕對位置測 量功能，并用微處理器對裝置的測量數據進行修正，獲得高精度測量數據。根據增量電容傳感器的工作原理，在傳感器的一個節距內，具有對物 體位置絕對測量功能，即其測量數據和物體的幾何位置有一一對應的關 系。但測量傳感器是由多個節距組成，要想使整個測量范圍的數據都和幾 何位置有對應關系，就必須知道測量傳感器的每個節距的編號。本專利技術就 利用一個工作在一個節距內的標定傳感器或其它具有絕對測量功能的傳 感器，如電阻尺等，對另一個作為物體位置測量的測量傳感器的節距序列 位置進行一一對應的標定，所以該測量傳感器就具有全量程的絕對測量功厶匕 目g 。為了實現標定傳感器對測量傳感器節距序列的標定工作，首先要確定 標定傳感器和測量傳感器的起始位置和它們之間的位置差。為此我們用微 處理器分別將標定傳感器對測量傳感器起始位置的傳感器輸出內碼取出， 并用記憶電子元件將其記憶，再通過微處理器計算出它們的相位值和相位 差，確定位置測量的起始零位。有了物體絕對位置的輸出數據，通過微處理器對誤差值用標準數據進 行逐一修正，就能得到高精度的測量數據了，其測量精度只和標準器具的 測量精度、測量傳感器的分辯率和示值變動值有關。在工作量程大到一個標定傳感器的絕對編碼數據無法對測量傳感器 的節距序列進行標定時，可以采用多級標定傳感器對其依次標定。因為一 個節距的輸出數據富余量很大，標定傳感器的測量誤差和中間的機械傳動 誤差可以通過微處理器的數據處理予以消除，不會影響測量精度。根據對物體圓周，角(弧)度，直線的測量用途不同，本專利技術絕對位 置的電容測量傳感器裝置結構有所不同1、作為絕對圓周位置測量的本專利技術，所述容柵傳感器為圓容柵傳感器，圓容柵傳感器含有一級或多級標定傳感器和一個測量傳感器；當測量 傳感器和標定傳感器均在360度內只有一個節距時，其間用一定變比的機 械構件連接時，可以組成一個絕對編碼的計數裝置。2、 作為絕對角(弧)度位置測量的本專利技術，所述容柵傳感器含有一 個一級圓容柵標定傳感器和一個柔性鉸鏈容柵測量傳感器。所述圓容柵標定傳感器安裝在與柔性鉸鏈容柵測量傳感器的轉軸同 心位置上。3、 做為絕對直線位置測量的本專利技術，所述容柵傳感器含有一個一級 或多級容柵標定傳感器和一個直線測量傳感器。所述容柵標定傳感器可以采用圓容柵標定傳感器，圓容柵標定傳感器 與直線測量傳感器采用齒輪和齒條、牽引繩、鋼帶或摩擦輪等傳動方式連 接。本專利技術絕對位置的電容測量傳感器裝置中，所用圓容柵傳感器可以采 用含有兩組傳感器的兩片反射式結構，即定柵板上有同板同心的與標定傳 感器對應的標定發射極和標定接收極及與測量傳感器對應的測量發射極 和測量接收極，動柵板上與發射極、接收極的對應投影位置上設有標定反 射極、測量反射極、屏蔽極?；驁A容柵傳感器為含有兩組傳感器的三片透射式結構，即發射極上有 同板同心的與標定傳感器對應的標定傳感器發射柵極和與測量傳感器對 應的測量傳感器發射柵極，接收板上與發射極對應的投影位置上設有標定 傳感器接收柵極和測量傳感器接收柵極，屏蔽隔板上幵設有與標定傳感器 接收柵極和測量傳感器接收柵極相對應的標定傳感器透射窗口和測量傳 感器透射窗口。本專利技術中所述標定傳感器和測量傳感器的八路驅動器電信號由同一 個容柵IC提供，接收極信號處理可以包含在所述容柵IC中或在不同的容 柵IC中，但這些不同的容柵IC的振蕩頻率是同步的。所述傳感器的測量誤差由單片機修整處理，以達到高測量精度。 標定傳感器和測量傳感器的相位誤差由單片機處理，以確定傳感器的 檢測零點。在工作量程大到一個標定傳感器的絕對編碼數據無法對測量傳感器 的節距序列進行標定時，可以采用多級標定傳感器對其依次標定。因此在 大量程工作時，可以增加標定傳感器的的數量，依次標定上一級的標定傳 感器的節距序列位置，并將其數據傳送給數據處理器。因為一個節距的輸 出數據富余量很大，標定傳感器的測量誤差和中間的機械傳動誤差可以通 過微處理器的數據處理予以消除，不會影響測量精度。在大量程工作時，標定傳感器如采用圓容柵傳感器，則圓容柵傳感器 作多圈工作，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
絕對位置的電容測量傳感器裝置，包括容柵傳感器，測量信號處理器，數據處理器和顯示器，其特征在于：容柵傳感器含有一級或多級標定傳感器和一個測量傳感器，并用記憶電子元件對標定傳感器和測量傳感器的相位值和相位差進行記憶，用于確定測量的計數零點；所述標定傳感器在有效工作區間具有絕對測量功能或其它具有絕對測量功能的傳感器，如電阻尺等，測量傳感器節距的分值大于或等于標定傳感器。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙志強，鐘勝，趙飚，
申請(專利權)人：鐘勝，趙志強，趙飚，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]
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