[其他]用于探測測位電容型傳感器信號的方法和線路

無效

• 申請號: 87102807
• 申請日: 1987-04-13
• 公開（公告）號: CN87102807A
• 公開（公告）日: 1987-10-28
• 發明（設計）人: 英格瓦·安德莫
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐制作所
• 主分類號: G01B7/08
• 分類號: G01B7/08
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林長安,匡少波

本發明涉及探測測位電容型傳感器信號的方法和線路。具體來說，涉及改進向傳輸電極提供傳輸信號的方法及改進處理相應接收的信號的方法。

測位電容型傳感器是公知的。這些傳感器是那種傳輸電極組和接收電極組分別放置于彼此之間有一相對位移的第一標尺和第二標尺上，而該兩組電極組是彼此電容性地耦合，而兩標尺之間的相對位移的距離是通過測定兩組電極組之間的電容值的變化而測定的。這種類型的傳感器應用范圍廣泛，例如在三維空間測量器件中在各軸上用于測位的儀器或用作微小長度尺寸的測量器件如卡規或測微計。

通常，為了探測兩組電極之間的電容值的變化，對傳輸電極組提供一多個不同相位的交流信號。由于從接收電極在此時獲得的接收信號的值按照該兩組電極組的電容值的變化而變化，故可能從電性方面發現前述的電容值。

通過應用這種類型的利用靜電電容量的傳統的長度測量器件可獲得多種益處。例如可在無須利用接觸而對兩個標尺之間進行電的信號探測。這種器件有高的耐用性。此外，長度測量器件的測量靈敏度可通過分割所獲得的接收信號而加以改進。

盡管如此，以往通常應用于探測前述電容值的方法是一種其中特定相位組合的信號是被提供給傳輸電極的，并將在此時對獲得的接收信號進行處理。相位方法是前述信號處理方法的一公知實例。

在以往的相位方法中，與提供到傳輸電極組的相位組合比較，在接收邊發生與兩組電極組的靜電電容量相對應的相位變化。為求出這些相位變化，須找出被接收信號中的零交叉點，兩個標尺間的相對位移距離是按照被接收信號中的零交叉點的位置而確定的。

因此，在以往的方法中存在著如下的一些問題。向傳輸電極組提供一單一的組合信號組就已足夠。在另一方面，在接收邊接收的信號須經一預先確定的濾波效應。這種濾波效應將導致信號的精確性受到損壞，同時需要一個相當可觀的信號穩定時間以便處理接收的信號。其結果，在取得測量值之前是需要一個加長的等待時間。

本發明是在考慮前述已往的任務而做出的，其目的在于提供具有良好測量精確度的、及在測量中能以高速度進行處理并只有很短的等待時間的改進的信號探測線路。

與已往的方法其中只提供以一組傳輸相位組合不同，為了實現前述目的，在本發明中傳輸是由兩組有不同，相位差的相位組合執行的，而所需的相對位移距離是通過處理在此時獲得的兩組接收信號。

因此，在探測線路邊，有可能通過兩組接收信號增加確定相對位移距離所需的數據的數量。具體地說，由于傳輸的相位組合在傳輸邊是變化的，理論上在接收邊是獲得不同接收信號的特定組合。通過運算處理這兩組接收信號，有可能不用經過如以往的方法中必須經過的需要一穩定時間的濾波器而極為輕易地獲得質量良好的接收信號。這可使快速的、無延遲的處理成為可能。

在本發明中最好通過第一組接收信號對前述兩組接收信號在一預定時間內進行正積分，接著通過第二組接收信號對這些積分值進行反轉積分。有可能從反轉積分時間直至達到通常為零的一預定值時獲得相對位移距離。

在本發明中，最好前述兩組傳輸相位組合具有90度的電性相位差。如果是這樣，可通過計算簡單的三角函數就可迅速地并輕易地找出相對位移距離的值。

在本發明中，在保持測量的精確度的情況下，為了增加長度測量的范圍，須配備以多個帶有具相位差的相位組合的傳輸信號對，而兩組傳輸信號是指派到各個前述待測長度范圍。所需的相對位移距離可通過一個接著其它地試用具不同相位組合的傳輸對而求出來。

當應用本發明時，首先將第一組具有特定相位組合的傳輸信號，例如將八個相互具有45度相位差的傳輸信號提供到各自分割成八個塊體的傳輸電極。

在此傳輸狀態下獲得的第一組接收信號包含關于前述在傳輸邊的相位組合和兩組電極組間的靜電電容量的值的數據。這些信號被存入存儲器中。

前述第一組接收信號可例如將它們作為數字值那樣簡單地存儲它們而加以存儲起來，或可將它們通過利用一積分器在一預定時間內進行正積分后而作為模擬值加以存儲起來。

將前述第一組接收信號存儲后，接著提供到傳輸電極的相位組合被轉換成具有一不同于前述第一組特定相位組合的預定相位差的第二組相位組合。為了簡化三角函數的計算，最好將這兩組傳輸信號中電性的相位差調定在例如90度角的差值。

第二組接收信號是作為這第二傳輸的結果而獲得的，且這第二組接收信號也用相同的方法被存入存儲器中。前述存儲器可為數字式或模擬式存儲器。例如，當應用模擬式存儲器時，在前述第一傳輸過程中利用正積分獲得的模擬積分值也可通過第二組接收信號進行反轉積分。