[其他]能提供特殊函數信號的面積傳感器

無效

• 申請號: 87100633
• 申請日: 1987-02-05
• 公開（公告）號: CN87100633A
• 公開（公告）日: 1988-08-17
• 發明（設計）人: 吳漢光;林孝義
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01D5/56
• 分類號: G01D5/56;G01P3/42;G01P15/00
• 代理公司: 福建省專利代理事務所
• 代理人: 林振華,肖樺

本發明屬于一種傳感器，特別是屬于一種用于測量物體的角位移或者線位移的，同時又能提供以它們為變量的特殊函數信號的檢測裝置。

傳感器是自動檢測、自動控制系統中不可缺少的器件，其種類繁多，最常用的要算是光電傳感器了，但現有的光電傳感器不具備輸出以位置為變量的特殊函數的功能，因而限制了它本身的應用，顯然是一大缺陷。特殊函數旋轉變壓器能提供以位置為變量的特殊函數信號，克服了一般傳感器的缺陷，但它輸出的函數單一，結構復雜、精度低、制造難、成本高，嚴重影響了它的應用。

本發明的目的在于，提供一種結構簡單、易于實施、成本低廉的，能輸出以物體的位置為變量的特殊函數信號的檢測裝置-面積傳感器。

本發明的原理是根據兩個面積有限的平面體作相對運動時，其重疊面積的大小隨著相對位置的變化而改變。若令其中一個平面體（A）不動，另一個平面體（B）繞著垂直于平面體的轉軸轉動時，重疊面積則是轉角的周期函數，也就是說，重疊面積是與位置有關，是位置的單值函數。如果能將重疊面積及變化轉換成電信號輸出，就能獲得物體的位置函數信號。完成這種轉換的本發明是由發送裝置、兩個面積有限的平行平面體、接收裝置、電子線路四部分所構成，發送裝置將兩個平面體的重疊面積及其變化的信號傳送給接收裝置，并以電信號的形式輸出。

顯然，重疊面積的變化規律，即位置函數信號僅取決于兩個平面體的形狀，能夠根據設計者對輸出函數信號的要求，提供平面體相應的形狀是本發明的另一個重要特征。

圖1是本發明的原理方框圖。

圖2是兩個平面體的形狀及相對位置的示意圖。

下面將結合附圖2對兩個平面體的形狀作詳細說明。

如圖2所示，A、B為兩個面積有限的平行平面體，假定A不動，B繞著軸O作逆時針轉動，A、B兩平面體都局限在半徑分別為R₁和R₂的園環內;它們的內邊e′f′、ef皆為半徑為R₁的園周上的一段園弧，所張的園心角皆為T;兩平面體相向的側邊g′f′和he皆為延長線通過園心O的直線;A的外邊g′h′是以半徑為R₂的一段園弧，A的另一個側邊h′e′為曲線R（θ）;B的外邊hg為曲線r（θ），其中轉角θ是以側邊he和g′f′重合位置為起始點。設兩平面體的重疊面積函數S（θ）是分段可微的，并與輸出函數信號F（θ）有相同的變化規律，曲線R（θ）、r（θ）的函數關系分別由下面兩式給出：

r ( θ ) = 2 F ′(θ ) + R21]]>0≤θ≤T -（1）

R (θ - T ) = R21- 2F ′(θ)]]>T≤θ≤2T -（2）

本發明的優點：1、結構簡單、制造容易、對下述三個實施例的實驗表明，其精度易滿足工程要求;無刷，便于維修;2、傳感器的位置函數信號經過適當的電子線路（如繳分電路）可同時檢測速度（或轉速）和加速度（或角加速度）;3、與電子技術結合，可對信號進行反相、截取、相加組合成所需要的特殊函數，所以，本發明具有較多的功能和較大的靈活性。

下面分別介紹本發明的三個實施例。

1、高頻電磁耦合式面積傳感器。

其原理是讓具有一定磁路截面形狀的頻率穩定的高頻等幅交變磁場與具有某一形狀的線圈平面交鏈。據電磁感應定律，在繞組中產生的感應電勢應與交鏈面積（兩平面的重疊面積）成正比。

按前述的方法，適當地選擇交變磁路的截面形狀和線圈的形狀，就可以在線圈獲得所需的特殊函數的感應電勢信號。這里需要指出的是，從線圈中獲得的感應電勢信號是以一等幅高頻磁場為載波的調幅波。為了獲得測量或模擬計算所需要的信號，應將線圈所輸出的調幅波解調取出位置信號。

2、可變電容式面積傳感器。