專利名稱：使用有開孔的帶式標(biāo)尺的感應(yīng)電流位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)電流的線性和旋轉(zhuǎn)的位置傳感器。
背景技術(shù)：
已知多種感應(yīng)電流的位置傳感器。通過參考全文結(jié)合于此的美國專利5,973,494號(hào)披露了一種使用感應(yīng)電流位置傳感器的電子測(cè)徑器。通過參考全文結(jié)合于此的美國專利6,005,387號(hào)披露了多種偏移減少的高準(zhǔn)確度感應(yīng)電流位置傳感器以及相關(guān)的信號(hào)處理技術(shù)。都通過參考全文結(jié)合于此的美國專利6,329,813號(hào)和美國專利申請(qǐng)09/421,497號(hào)披露了多種偏移減少的高準(zhǔn)確度感應(yīng)電流的絕對(duì)位置傳感器以及相關(guān)的信號(hào)處理技術(shù)。都通過參考全文結(jié)合于此的美國專利RE037490號(hào)和6,049,204號(hào)分別披露了偏移減少的高準(zhǔn)確度感應(yīng)電流測(cè)徑器和偏移量減少的感應(yīng)電流的線性標(biāo)尺，以及相關(guān)的信號(hào)處理技術(shù)。
一種偏移量減少的感應(yīng)電流位置傳感器通常包括一發(fā)送器繞組、一對(duì)應(yīng)的接收器繞組以及在讀數(shù)頭上的信號(hào)發(fā)生及處理電路。設(shè)計(jì)偏移減少的感應(yīng)電路位置傳感器，以使發(fā)送器繞組和對(duì)應(yīng)的接收器繞組填滿讀數(shù)頭上的分離區(qū)域。發(fā)送器繞組和對(duì)應(yīng)的接收器繞組在垂直于位置傳感器測(cè)量軸的方向上彼此分開。傳感器還包括至少具有一個(gè)標(biāo)尺線圈的標(biāo)尺。發(fā)送器繞組感應(yīng)地耦合于標(biāo)尺線圈的第一部分，且標(biāo)尺線圈的第二部分又感應(yīng)地耦合于對(duì)應(yīng)的接收器繞組。
當(dāng)來自于信號(hào)發(fā)生及處理電路的時(shí)變信號(hào)通過發(fā)送器繞組的時(shí)候，產(chǎn)生了主磁場(chǎng)。發(fā)送器繞組通過主磁場(chǎng)感應(yīng)地耦合于標(biāo)尺線圈的第一部分。標(biāo)尺線圈的第二部分產(chǎn)生了副磁場(chǎng)。接收器繞組通過副磁場(chǎng)感應(yīng)地耦合于標(biāo)尺線圈的第二部分。
發(fā)送器繞組或接收器繞組中至少一個(gè)是以周期模式，比如正弦模式形成的，它具有對(duì)應(yīng)于耦合線圈的尺寸。在本領(lǐng)域中已知多種減少或消除設(shè)備中外部感應(yīng)耦合的繞組設(shè)計(jì)。接收器繞組根據(jù)標(biāo)尺相對(duì)于讀數(shù)頭的位置，以不同程度感應(yīng)地耦合于標(biāo)尺線圈的第二線圈部分。
通過參考全文結(jié)合于此的美國專利6,011,389號(hào)披露了一種遞增的感應(yīng)電流位置傳感器。都通過參考其全文結(jié)合于此的美國專利5,804,963號(hào)、4,853,684號(hào)和6,259,249號(hào)披露了多種其它類型的感應(yīng)電流位置傳感器。所結(jié)合的’389號(hào)、’963號(hào)、’684號(hào)和’249號(hào)專利包括標(biāo)尺的設(shè)計(jì)，其中周期設(shè)置的標(biāo)尺元件在某些實(shí)施例中包括導(dǎo)電線圈。
也通過參考全文結(jié)合于此的美國專利申請(qǐng)09/987,400號(hào)披露了具有改進(jìn)標(biāo)尺線圈結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電流位置傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
雖然每種上述的參考文獻(xiàn)都在商業(yè)上提供了可行的感應(yīng)電流位置傳感器，但總需要能夠以較少的成本完成所知儀器功能的儀器。為了該目的，本發(fā)明提供了偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器，該傳感器在完成功能的時(shí)候帶必要信號(hào)增益和可接受水平的位置誤差，但可以減少的成本來生產(chǎn)和組裝。
感應(yīng)電流位置傳感器中標(biāo)尺的用途是為了完成可產(chǎn)生周期變化磁場(chǎng)的感應(yīng)電流的模式。磁場(chǎng)和/或感應(yīng)電流可由接收器繞組檢測(cè)。這通過用設(shè)置在標(biāo)尺附近的發(fā)送器繞組來感應(yīng)電流，并操作條件以使電流根據(jù)需要在需要周期磁場(chǎng)以判定標(biāo)尺位置的標(biāo)尺區(qū)中流動(dòng)來完成。用于所知偏移減少的電流位置傳感器中的標(biāo)尺通常是電氣隔離的導(dǎo)電線圈結(jié)構(gòu)。這種電氣隔離的導(dǎo)電線圈可通過在電路板上印刷導(dǎo)電軌跡來生產(chǎn)。在發(fā)送器附近的線圈部分中感應(yīng)電流，且該感應(yīng)的電流在線圈附近流動(dòng)，從而判定由接收器測(cè)量的磁場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器可包括導(dǎo)電的帶式標(biāo)尺。帶式標(biāo)尺與所知的標(biāo)尺起相同的作用，也就是說，它們進(jìn)行可產(chǎn)生周期變化磁場(chǎng)的感應(yīng)電流的模式，但它們?cè)谕瓿傻耐瑫r(shí)未使用在其中限定電流的電氣隔離線圈。根據(jù)本發(fā)明的帶式標(biāo)尺通過使用在帶式標(biāo)尺本身中的開孔來完成該任務(wù)。當(dāng)在帶式標(biāo)尺中感應(yīng)電流時(shí)，該電流沿著帶式標(biāo)尺的表面流動(dòng)。該感應(yīng)電流在形成帶式標(biāo)尺的整個(gè)導(dǎo)電片中出現(xiàn)，但在最接近發(fā)送器繞組的導(dǎo)電片集中。當(dāng)向帶式標(biāo)尺添加開孔的時(shí)候，因?yàn)樘幱诟鶕?jù)本發(fā)明的帶式標(biāo)尺中，感應(yīng)電流必需在開孔的周圍流動(dòng)。從而，開孔的位置決定了由發(fā)送器感應(yīng)的電流的模式。通過仔細(xì)設(shè)計(jì)帶式標(biāo)尺中開孔的放置和大小，可以預(yù)測(cè)并控制電流的位置和方向，而且當(dāng)在偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器中應(yīng)用帶式標(biāo)尺的時(shí)候可獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值。
在不同的典型實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器包括帶測(cè)量軸的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。第一構(gòu)件可沿著測(cè)量軸移動(dòng)。在第一和第二構(gòu)件中的一個(gè)上至少固定一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器。每個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器在各自的第一區(qū)中產(chǎn)生第一變化磁通量，以響應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在不同的典型實(shí)施例中，第一和第二構(gòu)件中的另一個(gè)包含多個(gè)在導(dǎo)電條中形成的開孔，從而每個(gè)開孔的第一部分可在各自的第一區(qū)中固定，每個(gè)開孔的第二部分可在不同于各個(gè)第一區(qū)的第二區(qū)中固定。在導(dǎo)電條中產(chǎn)生感應(yīng)的電流以響應(yīng)第一變化磁通量，該感應(yīng)電流包括在各個(gè)第二區(qū)中的感應(yīng)電流。開孔決定在各個(gè)第二區(qū)中的感應(yīng)電流的模式以及相關(guān)的周期變化磁場(chǎng)。
在不同的典型實(shí)施例中，在第一和第二構(gòu)件之一上至少固定一個(gè)磁通量傳感器。該至少一個(gè)磁通量傳感器和至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器中的至少一個(gè)包括沿測(cè)量軸延伸的導(dǎo)電軌跡或?qū)Ь€，類似導(dǎo)線的導(dǎo)體的放置垂直于測(cè)量軸，該導(dǎo)體沿著測(cè)量軸被空間調(diào)制，從而導(dǎo)體的方向交替地處于垂直于測(cè)量軸的第一方向，和與第一方向反向的垂直于測(cè)量軸的第二方向。每個(gè)磁通量傳感器固定于各個(gè)第二區(qū)中各個(gè)第一磁通量區(qū)域的外側(cè)，并且易受在各個(gè)第二區(qū)中感應(yīng)電流的模式以及相關(guān)的周期變化磁場(chǎng)中至少一方面的影響。磁通量傳感器的交替結(jié)構(gòu)和感應(yīng)電流模式以及相關(guān)的在各個(gè)第二區(qū)中周期變化的磁場(chǎng)之間的感應(yīng)耦合隨著磁通量傳感器沿著測(cè)量軸相對(duì)于導(dǎo)電條和開孔的移動(dòng)而變化。每個(gè)磁通量傳感器都產(chǎn)生一輸出信號(hào)，該信號(hào)是磁通量傳感器和至少一些開孔之間相對(duì)位置的函數(shù)。
以下對(duì)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的不同典型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，從中本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


將參考以下的附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的不同典型實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器的典型實(shí)施例的示意圖，它包括帶式標(biāo)尺典型實(shí)施例的平面圖；圖2是在圖1所示帶式標(biāo)尺中感應(yīng)電流的模式示意圖，在操作中帶式標(biāo)尺的一部分疊加在圖1的讀數(shù)頭上。
圖3和圖4是有開孔和無開孔導(dǎo)電片中感應(yīng)電流的通路示意圖；圖5到圖7是根據(jù)具有矩形開孔的本發(fā)明帶式標(biāo)尺的三個(gè)典型實(shí)施例的平面圖；圖8到圖10是根據(jù)具有可變寬度開孔的本發(fā)明帶式標(biāo)尺的三個(gè)典型實(shí)施例的平面圖；圖11到圖13是根據(jù)相對(duì)于假設(shè)發(fā)送器繞組設(shè)置固定的本發(fā)明典型帶式標(biāo)尺中感應(yīng)電流的示意圖；圖14是示出當(dāng)應(yīng)用圖5到圖10的多個(gè)帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)時(shí)在感應(yīng)電流位置傳感器中獲得的信號(hào)強(qiáng)度的條形圖；圖15是示出當(dāng)應(yīng)用圖5到圖10的帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)時(shí)在感應(yīng)電流位置傳感器中得到的位置誤差的條形圖；圖16是顯示應(yīng)用圖5到圖10中每個(gè)帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)的感應(yīng)電流位置傳感器的未補(bǔ)償和補(bǔ)償誤差曲線的表；圖17是根據(jù)本發(fā)明絕對(duì)減少偏移的感應(yīng)電流位置傳感器的典型實(shí)施例的示意圖，包括絕對(duì)帶式標(biāo)尺的示例性實(shí)施例的平面圖；圖18和圖19是在圖17所示絕對(duì)帶式標(biāo)尺中感應(yīng)電流模式的示意圖，在不同次數(shù)的操作中帶式標(biāo)尺的一部分疊加于圖17的讀數(shù)頭上。
具體實(shí)施例方式
在偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器中，標(biāo)尺被用于以產(chǎn)生周期磁場(chǎng)的模式來傳送感應(yīng)電流。感應(yīng)電流和/或相關(guān)的周期磁場(chǎng)的模式可由接收器繞組來檢測(cè)。這可通過應(yīng)用發(fā)送器繞組來完成，該繞組當(dāng)設(shè)置在標(biāo)尺附近時(shí)，在標(biāo)尺檢測(cè)電流和/或相關(guān)周期磁場(chǎng)的區(qū)域中感應(yīng)電流。傳統(tǒng)偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器中的標(biāo)尺通常被設(shè)計(jì)為電氣隔離的導(dǎo)電線圈組。在線圈接近發(fā)送器的部分中感應(yīng)時(shí)變電流，并根據(jù)線圈結(jié)構(gòu)，該感應(yīng)電流流向遠(yuǎn)離發(fā)送器繞組的區(qū)域以產(chǎn)生由接收器檢測(cè)的變化磁場(chǎng)。應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明感應(yīng)電流位置傳感器的帶式標(biāo)尺，在不使用限制電流的電氣隔離線圈的前提下達(dá)到了相同的基本目的。
雖然本發(fā)明帶式標(biāo)尺中的電流并不限制于特定的標(biāo)尺軌跡，由于某些已知的特性可控制電流的位置和方向，即高電流密度的位置和方向。首先，變化磁場(chǎng)感應(yīng)與變化相反的電流。第二，進(jìn)出導(dǎo)體的電流量必需平衡。第三，處于高頻率時(shí)，電流將沿著導(dǎo)體的表面或邊緣流動(dòng)。
圖1示出了偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器100的典型實(shí)施例，它包括帶開孔112和116的典型帶式標(biāo)尺110。如圖1所示，傳感器100的讀數(shù)頭120包括具有第一發(fā)送器繞組部分123A和第二發(fā)送器繞組部分123B的發(fā)送器繞組122。在讀數(shù)頭120的第一水平邊緣設(shè)置第一發(fā)送器繞組部分123A，同時(shí)在讀數(shù)頭120的另一水平邊緣設(shè)置第二發(fā)送器繞組部分123B。第一和第二發(fā)送器繞組部分123A和123B中的每一個(gè)都具有沿測(cè)量軸300延伸的長度相同的長尺寸。此外，第一和第二發(fā)送器繞組部分123A和123B中的每一個(gè)都具有沿垂直于測(cè)量軸300方向延伸距離d1短尺寸。
發(fā)送器繞組122的端子122A和122B都連接于發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器150。該發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器150向發(fā)送器繞組端子122A輸出時(shí)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從而，如圖1所示，時(shí)變電流從發(fā)送器繞組端子122A穿過發(fā)送器繞組122流向發(fā)送器繞組端子122B。
當(dāng)時(shí)變電流流動(dòng)時(shí)，第一發(fā)送器繞組部分123A產(chǎn)生在離開圖1第一發(fā)送器繞組部分123A內(nèi)的平面時(shí)上升，在進(jìn)入圖1由第一發(fā)送器繞組部分123A形成的線圈外的平面時(shí)下降的主磁場(chǎng)。相反，第二發(fā)送器繞組部分123B產(chǎn)生在離開圖1由第二發(fā)送器繞組部分123B形成的線圈外的平面時(shí)上升，在進(jìn)入圖1由第二發(fā)送器繞組部分123B形成的線圈內(nèi)的平面時(shí)下降的主磁場(chǎng)。為了響應(yīng)時(shí)變電流以及相關(guān)的主磁場(chǎng)，在帶式標(biāo)尺110中感應(yīng)時(shí)變感應(yīng)電流，且該時(shí)變感應(yīng)電流產(chǎn)生一相關(guān)的變化磁場(chǎng)。電流的模式由多個(gè)第一和第二開孔112和116來決定，電流流動(dòng)以抵消變化的主磁場(chǎng)。時(shí)變感應(yīng)電流以及相關(guān)的變化磁場(chǎng)由第一和第二接收器繞組124和126來檢測(cè)，這將在以下作進(jìn)一步描述。
圖1的典型帶式標(biāo)尺110包括交錯(cuò)多個(gè)第二開孔116的多個(gè)第一開孔112。
多個(gè)第一開孔112中的每一個(gè)都包括第一部分113和第二部分114。類似地，多個(gè)第二開孔116中的每一個(gè)都包括第一部分117和第二部分118。
在多個(gè)第一開孔112中，沿著標(biāo)尺110的一個(gè)水平邊緣設(shè)置第一部分113并沿著測(cè)量軸300排列該部分。沿著標(biāo)尺110的中心設(shè)置第二部分114，并沿著測(cè)量軸300排列該部分。
類似地，在多個(gè)第二開孔116中，沿著標(biāo)尺110的第二水平邊緣設(shè)置第一部分117，并沿著測(cè)量軸300排列該部分。在沿著沿測(cè)量軸的標(biāo)尺110的中心設(shè)置第二部分118，該部分與多個(gè)第一開孔112的第二部分114交錯(cuò)。
帶式標(biāo)尺110、讀數(shù)頭120、多個(gè)第一開孔112以及多個(gè)第二開孔116可用非連續(xù)函數(shù)區(qū)或平行于測(cè)量軸300對(duì)準(zhǔn)的軌跡來描述。與多個(gè)第一開孔112的第一部分113以及第一發(fā)送器繞組部分123A對(duì)準(zhǔn)的是各個(gè)第一接收區(qū)151。與多個(gè)第二開孔116的第一部分117以及第二發(fā)送器繞組部分123B對(duì)準(zhǔn)的是各個(gè)第二接收區(qū)153。與多個(gè)第一開孔112的第二部分114、多個(gè)第二開孔116的第二部分118以及第一和第二接收器繞組124和126對(duì)準(zhǔn)的是各個(gè)中央?yún)^(qū)152。中央?yún)^(qū)152包括分別在多個(gè)第一開孔112和第二開孔116的第二部分114和118之間的中央帶式標(biāo)尺部分155和157。
圖3和圖4示出了導(dǎo)電片中感應(yīng)電流的通路。圖3示出了導(dǎo)電片310，它被設(shè)置在發(fā)送器繞組325的附近。變化電流i在發(fā)送器繞組325中以順時(shí)針方向流動(dòng)。在圖3中用箭頭表示由發(fā)送器繞組325中的變化電流i在導(dǎo)電片310中感應(yīng)的電流通路。感應(yīng)的電流沿著導(dǎo)電片310的表面，在與電流i在發(fā)送器繞組325中流動(dòng)的方向相反的方向上流動(dòng)。感應(yīng)的電流在導(dǎo)電片310中的每一處出現(xiàn)。但是，該感應(yīng)電流在導(dǎo)電片310最接近發(fā)送器繞組325的地方以及由圖3的箭頭表示的其它地方集中。
類似地，圖4示出了導(dǎo)電片410中感應(yīng)電流的通路，導(dǎo)電片410被設(shè)置在發(fā)送器繞組425的附近。變化的電流i以順時(shí)針的方向在發(fā)送器繞組425中流動(dòng)。但是，導(dǎo)電片410包括開孔450。開孔450位于導(dǎo)電片410中，從而開孔450可控制由發(fā)送器繞組425中的變化電流i引起的感應(yīng)電流的流動(dòng)模式。如果開孔如圖所示地在導(dǎo)電片410中形成，則由發(fā)送器繞組425產(chǎn)生的感應(yīng)電流將如圖4的箭頭所示，在開孔450的周圍流動(dòng)。由于開孔450的存在，感應(yīng)電流在導(dǎo)電片不位于發(fā)送器繞組425下方的區(qū)域中也會(huì)流動(dòng)，如箭頭430-432所示。該感應(yīng)電流與存在于由所結(jié)合的’387和’813號(hào)專利中描述的軌跡形成的標(biāo)尺線圈的第二線圈部分中存在的感應(yīng)電流相似。就如同可印刷或組裝標(biāo)尺軌跡以創(chuàng)建標(biāo)尺線圈的預(yù)定模式一樣，可在導(dǎo)電片中創(chuàng)建開孔以形成帶式標(biāo)尺。然而，具有開孔的帶式標(biāo)尺通?？杀扔脴?biāo)尺線圈印刷或組裝的標(biāo)尺構(gòu)造得更加節(jié)約且具有更長的長度。
從而，與圖4類比，在圖1和圖2中，帶式標(biāo)尺110中鄰近開孔112和116的感應(yīng)電流流動(dòng)模式，總的來說，處于與在發(fā)送器線圈123A和123B的各個(gè)鄰近部分中流動(dòng)的電流方向反向的方向上。如圖1所示，帶式標(biāo)尺中央部分中第二部分114和118的鄰近部分決定了帶式標(biāo)尺的交替的中央帶式標(biāo)尺部分155和157。在圖1所示的典型實(shí)施例中，將在從一個(gè)中央帶式標(biāo)尺部分155或157到下一個(gè)157或155具有交替極性的中央帶式標(biāo)尺部分155和157中感應(yīng)電流。這些具有交替極性的感應(yīng)電流將創(chuàng)建具有沿中央?yún)^(qū)152周期分布的反向極性場(chǎng)部分的副磁場(chǎng)。該周期副磁場(chǎng)的波長λ等于相繼的中央帶式標(biāo)尺部分155或相繼的中央帶式標(biāo)尺部分157之間的中心距離。
讀數(shù)頭120還包括第一和第二接收器繞組124和126。在圖1所示的典型實(shí)施例中，第一和第二接收器繞組124和126都由多個(gè)在形成讀數(shù)頭120的印刷電路板的絕緣層相對(duì)側(cè)形成的正弦形狀線圈段128和129形成。在其它不同的典型實(shí)施例中，線圈段可為諸如矩形或梯形之類的其它形狀。線圈段128和129通過連接孔130連接以在每個(gè)第一和第二接收器繞組124和126中形成交替的正極性線圈132和負(fù)極性線圈134。接收器繞組124和126位于第一和第二發(fā)送器部分123A和123B之間讀數(shù)頭120的中央。第一和第二接收器繞組124和126中的每一個(gè)都在垂直于測(cè)量軸300的方向上延伸距離d2。第一和第二接收器繞組124和126與第一和第二發(fā)送器繞組部分123A和123B的內(nèi)部間隔相等的距離d3。
在每個(gè)第一和第二接收器繞組124和126中的線圈132和134沿著測(cè)量軸300具有的寬度等于λ/2。因此，每對(duì)鄰近線圈132和134具有的寬度等于λ。從而，λ對(duì)應(yīng)于正弦波長，也就是，第一和第二接收器繞組124和126的空間周期。此外，接收器繞組126沿著測(cè)量軸300與第一接收器繞組124偏移λ/4。也就是說，第一和第二接收器繞組124和126正交。
將來自發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器150的變化驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加于發(fā)送器繞組122，從而電流在發(fā)送器繞組122中從第一端子122A通過發(fā)送器繞組122并經(jīng)端子122B流出。從而，由發(fā)送器繞組122產(chǎn)生的磁場(chǎng)在離開圖1中第一發(fā)送器繞組部分123A內(nèi)的平面時(shí)上升，在進(jìn)入圖1中由第一發(fā)送器繞組部分123A形成的線圈外的平面時(shí)下降，而在離開圖1中由第二發(fā)送器繞組部分123B形成的線圈外的平面時(shí)上升，在進(jìn)入圖1中由第二發(fā)送器繞組部分123B形成的線圈內(nèi)的平面時(shí)下降。相應(yīng)地，發(fā)送器繞組122中的變化磁場(chǎng)在每個(gè)形成于接收器繞組124和126的線圈132和134中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(EMF)。
線圈132和134具有相反的繞組方向。因此，在線圈132中感應(yīng)的EMF具有與在線圈134中感應(yīng)的EMF極性相反的極性。線圈132和134圍入相同的尺寸面積，也從而在標(biāo)稱上是相同的磁通量。因此，在每個(gè)線圈132和134中所產(chǎn)生EMF的絕對(duì)大小在標(biāo)稱上是相同的。
如圖1所示，多個(gè)第一開孔112的每個(gè)第一部分113以等于第一和第二接收器繞組124和126波長λ的間距進(jìn)行設(shè)置。另外，多個(gè)第一開孔112的第一部分113在垂直于測(cè)量軸300的方向上近似延伸距離d1。類似地，多個(gè)第二開孔116的第一部分117也以等于波長λ的間距進(jìn)行設(shè)置。多個(gè)第二開孔116的第一部分117也在垂直于測(cè)量軸300的方向上近似延伸d1。
在圖1所示的典型實(shí)施例中，多個(gè)第一開孔112的第二部分114以等于波長λ的間距進(jìn)行設(shè)置。多個(gè)第二開孔116的第二部分118也以等于波長λ的間距進(jìn)行設(shè)置。多個(gè)第一開孔112和116的第二部分114和118沿著標(biāo)尺110的長度交錯(cuò)。最終，每個(gè)第二部分114和118都在垂直于測(cè)量軸300的方向上近似延伸距離d2。
當(dāng)如圖1所示，讀數(shù)頭120被設(shè)置在帶式標(biāo)尺110附近的時(shí)候，第一發(fā)送器繞組部分123A沿第一區(qū)151與多個(gè)第一開孔112的第1部分113對(duì)準(zhǔn)。類似地，第二發(fā)送器繞組部分123B沿第二區(qū)153與多個(gè)第二開孔116的第1部分117對(duì)準(zhǔn)。最終，第一和第二接收器繞組124和126沿中央?yún)^(qū)152的多個(gè)第一和第二開孔112和116的第二部分114和118對(duì)準(zhǔn)。
在操作中，由發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器150向發(fā)送器繞組端子122A輸出時(shí)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由此，第一發(fā)送器繞組部分123A產(chǎn)生了具有第一方向的第一變化磁場(chǎng)，同時(shí)第二發(fā)送器繞組部分123B產(chǎn)生了與第一方向反向的第二方向上的第二磁場(chǎng)。該第二磁場(chǎng)具有的場(chǎng)強(qiáng)等于由第一發(fā)送器繞組部分123A產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。
帶式標(biāo)尺110沿第一區(qū)151疊加第一發(fā)送器繞組部分123A的部分感應(yīng)地耦合于第一發(fā)送器繞組部分123A。同時(shí)，帶式標(biāo)尺110沿第二區(qū)153疊加第二發(fā)送器繞組部分123B的部分感應(yīng)地耦合于第二發(fā)送器繞組部分123B。在圖1所示的典型實(shí)施例中，在帶式標(biāo)尺110中所得的疊加于讀數(shù)頭120的時(shí)變感應(yīng)電流，以以上類似于參考圖4描述的電流的方式，以由圖2所示箭頭所表示的模式流動(dòng)。時(shí)變感應(yīng)電流的模式還創(chuàng)建了相關(guān)的時(shí)變副(感應(yīng)的)磁場(chǎng)。
如前所述，周期副磁場(chǎng)的波長λ等于沿中央部分152的相繼中央帶式標(biāo)尺部分155或相繼中央帶式標(biāo)尺部分157之間的中心距離。一般地說，帶式標(biāo)尺110中感應(yīng)電流的模式以及相關(guān)的副磁場(chǎng)具有的波長等于沿測(cè)量軸的相繼第一開孔112或相繼第二開孔116之間的中心距離。
相應(yīng)地，當(dāng)?shù)谝唤邮掌骼@組124的正極性線圈132與中央帶式標(biāo)尺部分155或157對(duì)準(zhǔn)的時(shí)候，第一接收器繞組124的負(fù)極性線圈134分別與另一中央帶式標(biāo)尺部分157或155對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)诙邮掌骼@組126的正極性線圈132和負(fù)極性線圈134與中央帶式標(biāo)尺部分155或157對(duì)準(zhǔn)的時(shí)候，這也同樣成立。因?yàn)橛芍醒霂綐?biāo)尺部分155和157沿中央?yún)^(qū)152產(chǎn)生的交替副磁場(chǎng)以與第一和第二接收器繞組124和126的空間調(diào)制相同的波長進(jìn)行空間調(diào)制，所以在每個(gè)正極性和負(fù)極性線圈132和134中產(chǎn)生的EMF，當(dāng)與中央帶式標(biāo)尺部分155或157對(duì)準(zhǔn)的時(shí)候，與當(dāng)正極性線圈132和負(fù)極性線圈134分別與另一中央帶式標(biāo)尺部分157或155對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的EMF相等且反向。
應(yīng)該理解的是，在所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中，與磁場(chǎng)發(fā)生器相關(guān)的發(fā)送器繞組、與磁通量傳感器相關(guān)的接收器繞組以及包括在標(biāo)尺上的線圈，通常包含圍住輪廓清晰區(qū)域的“導(dǎo)線”。因此，在所結(jié)合的參考文獻(xiàn)中，可方便并簡單地理解傳感器利用磁通量耦合通過輪廓清晰區(qū)域的操作。
然而，如上所述并參考圖2和圖4所示，在根據(jù)本發(fā)明帶式標(biāo)尺中的感應(yīng)電流模式并不能容易地帶來可辨認(rèn)或輪廓清晰的線圈區(qū)域。此外，在根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，接收器繞組主要疊加帶式標(biāo)尺部分，諸如圖1和圖2的中央帶式標(biāo)尺部分155和157，該部分如圖2所示傳送有效的感應(yīng)電流。
因此，除了考慮傳感器利用線圈和通量耦合的操作之外，有時(shí)可方便地理解根據(jù)本發(fā)明的傳感器利用鄰近導(dǎo)體之間互感進(jìn)行的操作，比如，在所疊加接收器繞組124和126與中央帶式標(biāo)尺部分155和157之間的互感。因此，雖然為了所結(jié)合參考文獻(xiàn)的連續(xù)性，在這里保留了術(shù)語磁場(chǎng)發(fā)生器和磁通量傳感器，但仍然可理解的是，這些術(shù)語是不受限制的，而且也可以理解這些術(shù)語所引用的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)互感的原理進(jìn)行操作。
不管用于理解偏移減少的傳感器100操作的概念框架如何，當(dāng)讀數(shù)頭120相對(duì)于帶式標(biāo)尺110移動(dòng)的時(shí)候，第一接收器繞組124的凈輸出和從第二接收器繞組126的凈輸出，都是讀數(shù)頭120沿帶式標(biāo)尺110的測(cè)量軸300的位置“x”的正弦函數(shù)。由于外部耦合所帶來的輸出信號(hào)的偏移分量標(biāo)稱上為零。
最終，第一和第二接收器繞組124和126為正交。因此，由第一接收器繞組124產(chǎn)生的作為x函數(shù)并輸出到接收器信號(hào)處理電路140的輸出信號(hào)，與由第二接收器繞組126輸出到接收器信號(hào)處理電路140的、同樣為x函數(shù)的信號(hào)在相位上相差90°。
接收器信號(hào)處理電路140輸入并采樣第一和第二接收器繞組124和126的輸出信號(hào)，將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字的值并將它們輸出到控制單元160?？刂茊卧?60處理這些數(shù)字化的輸出信號(hào)，以判定一個(gè)波長λ內(nèi)讀數(shù)頭120和帶式標(biāo)尺110之間的相對(duì)位置x。
根據(jù)從第一和第二接收器繞組124和126輸出的正交特性，控制單元160能夠判定讀數(shù)頭120和標(biāo)尺110之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向?？刂茊卧?60通過技術(shù)熟練人士所熟知并在本文和所結(jié)合參考文獻(xiàn)中披露的信號(hào)處理方法，對(duì)所通過的部分或全部“遞增”的波長λ進(jìn)行計(jì)數(shù)?？刂茊卧?60使用該數(shù)目以及一個(gè)波長λ內(nèi)的相對(duì)位置，以便輸出讀數(shù)頭120和帶式標(biāo)尺110之間到所設(shè)置原點(diǎn)的相對(duì)位置。
控制單元160還向發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器150輸出控制信號(hào)以產(chǎn)生時(shí)變的發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。應(yīng)該理解的是，可將任何在所結(jié)合參考文獻(xiàn)中所示的信號(hào)發(fā)生及處理電路用于實(shí)現(xiàn)接收器信號(hào)處理電路140、發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器150和控制單元160。因此，在本文中將不再進(jìn)一步描述這些電路。
根據(jù)本發(fā)明的帶式標(biāo)尺并不局限于圖1和圖2所示的開孔設(shè)計(jì)。圖5到圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的具有各種形狀開孔的幾個(gè)典型的帶式標(biāo)尺實(shí)施例。圖5到圖10所示的帶式標(biāo)尺，以及根據(jù)本發(fā)明的任何其它帶式標(biāo)尺，都可以任何已知或后來開發(fā)的方式，以及用任何可在其中由已知或后來開發(fā)的用于感應(yīng)電流位置傳感器的發(fā)送器繞組感應(yīng)電流的材料來形成。
比如，可通過蝕刻印刷電路板、直接電鍍或印刷印刷電路板的導(dǎo)電區(qū)，或者沖孔、沖壓、壓紋、蝕刻、加工，或者形成諸如金屬條、片或塊之類的固體導(dǎo)電材料，來制造帶式標(biāo)尺中的開孔圖案。不管制造的方法如何，應(yīng)該理解的是，該開孔只需要垂直于導(dǎo)電材料的表平面延伸可操作的距離，該導(dǎo)電材料是時(shí)變感應(yīng)電流的主要載體。也就是說，該開孔應(yīng)該足夠深以完成帶式標(biāo)尺中感應(yīng)電流的可操作模式，從而當(dāng)根據(jù)本發(fā)明相對(duì)于感應(yīng)電流的讀數(shù)頭被適當(dāng)安裝時(shí)，帶式標(biāo)尺是可使用的。
發(fā)明人已確定了，該開孔不需要延伸通過任何印刷電路板型帶式標(biāo)尺等的下層非導(dǎo)電襯底。對(duì)于以尺寸與用于獲得以下參考圖14-16所描述結(jié)果的尺寸相同的開孔圖案生產(chǎn)的帶式標(biāo)尺，發(fā)明人確定了，在諸如金屬條、片或塊之類導(dǎo)電材料中的深度為大約150μm或更多的開孔，足夠在根據(jù)本發(fā)明的帶式標(biāo)尺中提供對(duì)感應(yīng)電流的可操作形成圖案。這種帶式標(biāo)尺提供了大約為圖14所示結(jié)果30-50％的信號(hào)強(qiáng)度，并且可用于寬范圍的測(cè)量場(chǎng)合。對(duì)于這種標(biāo)尺，開孔深度被增加到近似500μm的時(shí)候，信號(hào)強(qiáng)度上升到最大值的附近。由此，帶式標(biāo)尺開孔不需要延伸通過厚于大約150μm的整個(gè)帶式標(biāo)尺導(dǎo)電材料。較薄的材料可以沖孔通過、蝕刻通過等，并且安裝，從而任何導(dǎo)電構(gòu)件被固定于帶式標(biāo)尺可操作表面以后近似150μm或更多的位置處。較薄的材料也可被印模、壓花等，從而使導(dǎo)電材料沉降在與開孔重合的區(qū)域近似150μm或更多的深度。
圖5-7示出了開孔為矩形的與圖1和圖2所示帶式標(biāo)尺的設(shè)計(jì)相似的帶式標(biāo)尺。圖5-7分別示出了矩形開孔帶式標(biāo)尺1110、1210和1310。圖5-7的帶式標(biāo)尺1110、1210和1310分別具有圖5中帶式標(biāo)尺1110的所有特征，且操作相同。例如，帶式標(biāo)尺1110具有開孔1112和1116，它們分別具有第一和第二部分，1113和1114以及1117和1118。帶式標(biāo)尺1210具有開孔1212和1216，它們分別具有第一和第二部分，1213和1214以及1217和1218。帶式標(biāo)尺1310具有開孔1312和1316，它們分別具有第一和第二部分，1313和1314以及1317和1318。
但是，每個(gè)帶式標(biāo)尺1110、1210和1310在開孔1112和1116、1212和1216以及1312和1316在沿測(cè)量軸300方向上的寬度是不同的。如圖5所示，開孔1112和1116的寬度在標(biāo)稱上可以為.33λ，而中央帶式標(biāo)尺部分1155和1157的寬度在標(biāo)稱上可以為.17λ。如圖6所示，開孔1212和1216的寬度在標(biāo)稱上可以是.35λ，而中央帶式標(biāo)尺部分1255和1257的寬度在標(biāo)稱上可以是.15λ。如圖7所示，開孔1312和1316的寬度在標(biāo)稱上可以是.40λ，而中央帶式標(biāo)尺部分1355和1357的寬度在標(biāo)稱上可以是.10λ。
雖然開孔1112和1116、1212和1216以及1312和1316的尺寸可以圖5-7所示的方式進(jìn)行變化，但應(yīng)該理解的是，任何由使用帶式標(biāo)尺110、1110、1210和/或1310的感應(yīng)電流位置傳感器引用的接收器繞組的波長，在操作中都應(yīng)該對(duì)應(yīng)任何開孔或疊加于接收器繞組的開孔部分的間距。
雖然以上所闡述的典型帶式標(biāo)尺限制于這些矩形開孔，但對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的帶式標(biāo)尺是沒有這種限制的。圖8-10示出了可與偏移減少的讀數(shù)頭(比如圖1所示的讀數(shù)頭120)使用的“寬度變化”開孔帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)的不同典型實(shí)施例。如圖8所示，帶式標(biāo)尺1410包括與多個(gè)間距為λ的第二開孔1416交錯(cuò)的多個(gè)間距為λ的第一開孔1412。
多個(gè)第一開孔1412中的每一個(gè)都包括基本與第一區(qū)151重合的第一部分1413以及基本與中央?yún)^(qū)152重合的第二部分1414。類似地，多個(gè)第二開孔1416中的每一個(gè)都包括基本與第二區(qū)153重合的第一部分1417以及基本與中央?yún)^(qū)152重合的第二部分1418。在多個(gè)第一開孔1412中，沿著標(biāo)尺1410的一個(gè)水平邊緣設(shè)置第一部分1413，并沿測(cè)量軸300進(jìn)行排列。沿著標(biāo)尺1410的中心設(shè)置第二部分1414，也沿測(cè)量軸300進(jìn)行排列。類似地，在多個(gè)第二開孔1416中，沿著標(biāo)尺1410的第二水平邊緣設(shè)置第一部分1417，并沿測(cè)量軸300進(jìn)行排列。第二部分1418沿著沿測(cè)量軸300的標(biāo)尺1410的中心進(jìn)行設(shè)置，該部分與多個(gè)第一開孔1412的第二部分1414交錯(cuò)。
在多個(gè)第一開孔1412的第一部分1413之間出現(xiàn)帶式標(biāo)尺部分1451。帶式標(biāo)尺部分1453出現(xiàn)在多個(gè)第二開孔1416的第一部分1417之間。中央帶式標(biāo)尺部分1455和1457分別出現(xiàn)在多個(gè)第一開孔1412和多個(gè)第二開孔1416的第二部分1414和1418之間?？蓪?duì)帶式標(biāo)尺部分1451和1453以及中央帶式標(biāo)尺部分1455和1457的寬度方便地進(jìn)行選擇。例如，帶式標(biāo)尺部分1451和1453以及中央帶式標(biāo)尺部分1455和1457的寬度可以是0.2λ、0.3λ等。
應(yīng)該理解的是，與前述開孔為矩形的帶式標(biāo)尺相反，帶式標(biāo)尺1410的多個(gè)第一開孔1412的第一部分1413和多個(gè)第二開孔1416的第一部分1417平行于測(cè)量軸300的尺寸相對(duì)做得寬些，從而增強(qiáng)了與任何發(fā)送器繞組的耦合并提高了由帶式標(biāo)尺1410提供的信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)發(fā)送器繞組不包括沿測(cè)量軸周期的結(jié)構(gòu)時(shí)，這通常是可行的。
相反，多個(gè)第一開孔1412和多個(gè)第二開孔1416的第二部分1414和1418則保持寬度，從而使它們以半個(gè)波長λ的中心間隔交錯(cuò)，由此沿中央?yún)^(qū)152的相關(guān)副磁場(chǎng)保持所具有的波長λ以匹配任何下層接收器繞組波長的周期性，如參考不同矩形開孔帶式標(biāo)尺所作的描述。
此外，應(yīng)該理解的是，當(dāng)帶式標(biāo)尺1410用諸如圖1的讀數(shù)頭120之類的讀數(shù)頭進(jìn)行操作時(shí)，該操作類似于參考圖1所作的描述。在該情況下，由圖8中央帶式標(biāo)尺部分1455和1457中的箭頭表示的感應(yīng)電流與先前參考圖2所描述的感應(yīng)電流相似。當(dāng)帶式標(biāo)尺1410用諸如圖1的讀數(shù)頭120之類的讀數(shù)頭進(jìn)行操作的時(shí)候，尺寸1461基本上與尺寸d1吻合，尺寸1463基本上與尺寸d3吻合且尺寸1462基本上與尺寸d2吻合。
圖9和圖10示出了其它典型的寬度變化帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)。帶式標(biāo)尺1510和1610具有的特征，在尺寸上不同，但與圖8所示的帶式標(biāo)尺1410的對(duì)應(yīng)特征基本相同，因此將不再作詳細(xì)的描述。在帶式標(biāo)尺1510和1610中，多個(gè)第一和第二開孔的第二部分1514、1518、1614和1618的形狀使帶式標(biāo)尺的中央帶式標(biāo)尺部分1555和1557以及1655和1657近似為正弦段。如圖14-16所示，并如下文所作的進(jìn)一步闡述，這樣的設(shè)計(jì)提供的選擇可改變或增強(qiáng)中央帶式標(biāo)尺部分和下層正弦形狀接收器繞組之間的感應(yīng)耦合和/或改變作為偏移函數(shù)的輸出信號(hào)的諧波含量。這些因素都可對(duì)使用偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器所得的測(cè)量中總誤差的決定起作用。
圖11-13示出了相對(duì)于可能發(fā)送器繞組設(shè)置的其它的開孔設(shè)置。在先前所參考的文獻(xiàn)中描述了該可能的發(fā)送器繞組設(shè)置以及相關(guān)的接收器繞組結(jié)構(gòu)(未示出)。與圖2和圖4相類似，圖11-13示出了典型帶式標(biāo)尺段中感應(yīng)電流的模式。在圖11中帶式標(biāo)尺510設(shè)置在發(fā)送器繞組525的附近，其中的電流在沿發(fā)送器繞組525的箭頭所表示的方向上流動(dòng)。該帶式標(biāo)尺510包括沿測(cè)量軸300對(duì)準(zhǔn)的矩形開孔550。
單獨(dú)的發(fā)送器繞組525是具有平行于測(cè)量軸300的主尺寸的線圈。用箭頭示出了由以高頻操作的發(fā)送器繞組525在帶式標(biāo)尺510中感應(yīng)的電流的模式。在帶式標(biāo)尺510中的每一處都有電流，但該電流在帶式標(biāo)尺510最接近發(fā)送器繞組525的位置集中，如箭頭所示。如前所述，開孔550決定了由發(fā)送器繞組525所感應(yīng)電流的模式。該模式為周期性的，且可由接收器繞組測(cè)量其效果以確定位置。
圖12示出了類似的帶式標(biāo)尺610，它被設(shè)置在分開覆蓋開孔650的兩個(gè)接收器繞組625和630的附近。與圖1所示連接的發(fā)送器繞組相反，在圖12中，繞組的連接使兩個(gè)接收器繞組625和630中的電流不關(guān)于標(biāo)尺的中線對(duì)稱。用箭頭示出了在帶式標(biāo)尺610中感應(yīng)的電流的模式。該模式是周期性的，且可由接收器繞組測(cè)量其效果以確定位置。
圖13示出了流過帶有交錯(cuò)開孔750的帶式標(biāo)尺710的電流，正如以上參考圖1、2和5-10所闡述的典型實(shí)施例。開孔750不交錯(cuò)的部分被設(shè)置在分開重疊開孔750的兩個(gè)接收器繞組725和730的附近。與圖1所示連接的發(fā)送器繞組相同，在圖13中，繞組的連接使在兩個(gè)接收器繞組725和730中的電流關(guān)于標(biāo)尺的中線對(duì)稱。但是，圖13所示的電流與參考圖1所描述的相比，具有相反的極性。帶式標(biāo)尺710中感應(yīng)的電流的模式用箭頭表示，且與圖2所示的電流相比，其具有相反的極性。如圖11和12一樣，該模式是周期性的，且可由接收器繞組測(cè)量其效果以確定位置。
圖14是示出當(dāng)應(yīng)用圖5-10所示多種帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)時(shí)由感應(yīng)電流位置傳感器獲得的信號(hào)強(qiáng)度的條形圖。圖14-16所反映的數(shù)據(jù)通過測(cè)量感應(yīng)電流位置傳感器的信號(hào)增益和位置誤差來獲得，該感應(yīng)電流位置傳感器應(yīng)用的帶式標(biāo)尺具有如以上參考圖5-10所描述的設(shè)計(jì)。讀數(shù)頭接收器繞組的波長和間距，即改變開孔第二部分的波長都是3.072mm。讀數(shù)頭是3相位讀數(shù)頭，諸如在所結(jié)合’387號(hào)專利中描述的。該3相位讀數(shù)頭具有3個(gè)接收器繞組，且通過使用印刷電路板技術(shù)來制造。
使用“1/2oz.copper(1/2盎司銅)”在印刷電路板材料上制造帶式標(biāo)尺，從而提供了導(dǎo)電率大約為5.8×107Ω-1m-1且厚度大約為18μm的導(dǎo)電標(biāo)尺條。讀數(shù)頭和標(biāo)尺之間的縫隙大約為500μm。將根據(jù)本發(fā)明的帶式標(biāo)尺與“基線”相比，該基線是與本發(fā)明帶式標(biāo)尺波長相同的已知標(biāo)尺，但其所具有的標(biāo)尺線圈的結(jié)構(gòu)如結(jié)合的’387號(hào)專利中所描述的，而且它也是用“1/2oz.copper”在印刷電路板材料上制造的。
圖14所展示的是，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明帶式標(biāo)尺的寬度變化的感應(yīng)電流位置傳感器，可用高于應(yīng)用已知標(biāo)尺傳感器的信號(hào)增益來完成。應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明帶式標(biāo)尺的開孔為矩形的感應(yīng)電流位置傳感器，提供了稍微低于應(yīng)用已知標(biāo)尺傳感器的信號(hào)增益。根據(jù)本發(fā)明的所有帶式標(biāo)尺提供了足夠應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)合的信號(hào)增益。
圖15是示出當(dāng)通過使用圖5-10所示帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)的感應(yīng)電流位置傳感器進(jìn)行偏移測(cè)量時(shí)所得到的最大位置誤差。該結(jié)果由相同的傳感器得到并以與圖14所示結(jié)果相同的順序出現(xiàn)。與圖14中的信號(hào)增益測(cè)量相同，將在根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電流位置傳感器中觀察到的位置誤差與應(yīng)用已知標(biāo)尺的感應(yīng)電流位置傳感器所獲得的位置誤差相比，該已知標(biāo)尺具有如所結(jié)合的’387號(hào)專利中所描述的標(biāo)尺線圈結(jié)構(gòu)。對(duì)于以“補(bǔ)償?shù)摹北硎镜慕Y(jié)果，即每一結(jié)構(gòu)的右手條，對(duì)于偏移減少的位置傳感器通常為恒定的小剩余偏移誤差、幅度誤差和相位誤差，從“未補(bǔ)償?shù)摹闭`差結(jié)果(即，每一結(jié)構(gòu)的左手條)中被除去。
圖15所展示的是，根據(jù)本發(fā)明的開孔為矩形的帶式標(biāo)尺，諸如參考圖5-7所描述的，給出了與已知標(biāo)尺相似的位置誤差結(jié)果。圖8和圖9所描述的開孔寬度變化的帶式標(biāo)尺提供了大于已知標(biāo)尺但數(shù)量級(jí)相同的位置誤差結(jié)果。圖10的寬度變化的帶式標(biāo)尺提供了可與用已知標(biāo)尺獲得的誤差可比擬的或更好的位置誤差結(jié)果。因此，應(yīng)用圖10的帶式標(biāo)尺可為偏移減少的感應(yīng)傳感器提供與已知標(biāo)尺相比更好的信號(hào)增益與可比位置誤差。
圖16是顯示應(yīng)用圖5-10中每種帶式標(biāo)尺設(shè)計(jì)的感應(yīng)電流位置傳感器的補(bǔ)償和未補(bǔ)償誤差曲線的圖表。圖16示出了用于獲得圖15所示誤差結(jié)果的誤差數(shù)據(jù)，并由此對(duì)應(yīng)先前參考圖15所描述的傳感器和結(jié)果。在圖16中，x軸表示位置并以接收器繞組的波長為單位。每個(gè)誤差曲線的跨度為10個(gè)波長。y軸或位置誤差是以距離(μm)為單位的。未補(bǔ)償誤差曲線的誤差主要是因?yàn)槠?，除了帶式?biāo)尺如參考圖8和圖9所述地具有寬度變化的開孔之外。應(yīng)用這些帶式標(biāo)尺的感應(yīng)電流位置傳感器在誤差曲線中主要呈現(xiàn)第三諧波誤差。
圖14-16所示的帶式標(biāo)尺結(jié)果是針對(duì)使用印刷電路技術(shù)所制造的標(biāo)尺。但是，發(fā)明人已確定，圖14-16所示的結(jié)果與各個(gè)以諸如黃銅或不銹鋼條之類的連續(xù)金屬條制造的相同開孔結(jié)構(gòu)所獲得的結(jié)果基本相同。
圖17示出了偏移絕對(duì)減少型的感應(yīng)電流位置傳感器200的典型實(shí)施例，它包括帶開孔252的典型絕對(duì)帶式標(biāo)尺210。與本文前述并在’813號(hào)專利和’497號(hào)申請(qǐng)中描述的典型單波長“遞增”偏移減少型感應(yīng)電流位置傳感器相反，絕對(duì)偏移減少型感應(yīng)電流位置傳感器使用了含多個(gè)波長的標(biāo)尺。該多個(gè)波長用于產(chǎn)生在沿感應(yīng)標(biāo)尺的每個(gè)位置上呈現(xiàn)唯一關(guān)系的信號(hào)，并由此確定“絕對(duì)地”位置，如’813號(hào)專利和’497號(hào)申請(qǐng)中所描述的。
如圖17所示，傳感器200的讀數(shù)頭214包括第一發(fā)送器繞組216和第二發(fā)送器繞組218，每個(gè)都具有垂直于測(cè)量軸300的尺寸263。如圖17所示，在讀數(shù)頭214的第一水平邊緣設(shè)置第一發(fā)送器繞組216，同時(shí)在讀數(shù)頭214的第二水平邊緣設(shè)置第二發(fā)送器繞組218。每個(gè)發(fā)送器繞組216和218都具有沿測(cè)量軸300延伸的相同的長尺寸，而且每個(gè)都具有垂直于測(cè)量軸300的尺寸263。
第一發(fā)送器繞組216的端子216A和216B以及第二發(fā)送器繞組218的端子218A和218B都連接于發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器220。該發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器220選擇性地向第一發(fā)送器繞組216或第二發(fā)送器繞組218輸出時(shí)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從而，時(shí)變電流在第一發(fā)送器繞組216或第二發(fā)送器繞組218中流過。如圖17所示，為了響應(yīng)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器220施加引起順時(shí)針電流在第一瞬時(shí)在第一發(fā)送器繞組216中流動(dòng)的時(shí)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第一發(fā)送器繞組216產(chǎn)生了當(dāng)進(jìn)入圖17中第一發(fā)送器繞組216內(nèi)的平面內(nèi)時(shí)下降而當(dāng)離開圖17中由第一發(fā)送器繞組216形成的線圈外的平面時(shí)上升的主磁場(chǎng)。
為了響應(yīng)時(shí)變電流及相關(guān)的主磁場(chǎng)，在帶式標(biāo)尺210中感應(yīng)第一模式的時(shí)變感應(yīng)電流，并使該電流產(chǎn)生相關(guān)的變化磁場(chǎng)。該電流的模式由多個(gè)開孔252決定，該電流流動(dòng)以抵消變化的主磁場(chǎng)。第一模式的時(shí)變感應(yīng)電流和相關(guān)的變化磁場(chǎng)由包括第一和第二接收器繞組226A和226B的第二接收器繞組群226來檢測(cè)，如下文所述。
同樣地，為了響應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器220施加引起順時(shí)針電流在第二瞬時(shí)在第二發(fā)送器繞組218中流動(dòng)的時(shí)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二發(fā)送器繞組218產(chǎn)生當(dāng)進(jìn)入圖17中第二發(fā)送器繞組218內(nèi)的平面時(shí)下降，而當(dāng)離開圖17中由第二發(fā)送器繞組218形成的線圈外的平面時(shí)上升的主磁場(chǎng)。為了響應(yīng)該時(shí)變電流及相關(guān)的主磁場(chǎng)，在帶式標(biāo)尺210中感應(yīng)第二模式的時(shí)變感應(yīng)電流，并使該電流產(chǎn)生相關(guān)的變化磁場(chǎng)。該電流的模式由多個(gè)開孔252決定，電流的流動(dòng)可抵消變化的主磁場(chǎng)。第二模式的時(shí)變感應(yīng)電流及相關(guān)的主磁場(chǎng)由包括第一和第二接收器繞組224A和224B的第一接收器繞組群224來檢測(cè)，如下文所述。
圖17所示典型帶式標(biāo)尺210的多個(gè)第一開孔252中的每一個(gè)都包括第一部分253和第二部分254。第一部分253沿標(biāo)尺210的第一水平邊緣排列并與同第一發(fā)送器繞組216以及第一接收器繞組群224吻合的區(qū)域261相對(duì)準(zhǔn)。第一部分253具有垂直于測(cè)量軸300的尺寸，該測(cè)量軸與第一發(fā)送器繞組的尺寸263基本相同且與之對(duì)準(zhǔn)。第二部分254沿標(biāo)尺210的第二水平邊緣排列并與同第二發(fā)送器繞組218以及第二接收器繞組群226吻合的區(qū)域262相對(duì)準(zhǔn)。第二部分具有垂直于測(cè)量軸300的尺寸，該測(cè)量軸與第二發(fā)送器繞組218的尺寸263基本相同且與之對(duì)準(zhǔn)。開孔252的第一部分253，如圖17所示，通過中央部分255連接于第二部分254。帶式標(biāo)尺部分257介于開孔252之間。
讀數(shù)頭214包括第一和第二接收器繞組群224和226。第一接收器繞組群224包括第一和第二接收器繞組224A和224B，每個(gè)都具有相關(guān)的波長λ1。第二接收器繞組群包括第一和第二接收器繞組226A和226B，每個(gè)都具有相關(guān)的波長λ2。另外，如前面參考圖1的接收器繞組124和126所描述地構(gòu)造每個(gè)接收器繞組群224和226，并分別在第一和第二瞬時(shí)以與接收器繞組124和126基本相同的方式進(jìn)行操作。因此，下文中將不再詳細(xì)描述接收器繞組群224和226了。
在典型的絕對(duì)帶式標(biāo)尺210中，根據(jù)前述的原理，在沿測(cè)量軸300的方向上以等于下層第一接收器繞組群224的波長λ1的中心間隔來設(shè)置每一個(gè)第一部分253。從而，帶式標(biāo)尺210中感應(yīng)電流的模式以及相關(guān)的副磁場(chǎng)，都在第二瞬時(shí)在區(qū)域261中具有波長λ1，適于用第一接收器繞組群224的檢測(cè)。每個(gè)第一部分253都具有沿測(cè)量軸300近似為波長λ1一半的尺寸264。在不同的典型實(shí)施例中，根據(jù)諸如圖14-16所示的測(cè)試結(jié)果來選擇尺寸264，以提供最佳的準(zhǔn)確性。
根據(jù)相同的原理，每個(gè)第二部分254都在沿測(cè)量軸300的方向上以等于下層第二接收器繞組群226的波長λ2的中心間隔來設(shè)置每一個(gè)第二部分254。從而，帶式標(biāo)尺210中感應(yīng)電流的模式以及相關(guān)的副磁場(chǎng)，都在第一瞬時(shí)在區(qū)域262中具有波長λ2，適于用第二接收器繞組群226的檢測(cè)。每個(gè)第二部分254都具有沿測(cè)量軸300近似為波長λ2一半的尺寸265。在不同的典型實(shí)施例中，根據(jù)諸如圖14-16所示的測(cè)試結(jié)果來選擇尺寸265，以提供最佳的準(zhǔn)確性。
圖18示出了當(dāng)在前述第一瞬時(shí)中驅(qū)動(dòng)第一發(fā)送器繞組216時(shí)在帶式標(biāo)尺210的段中的感應(yīng)電流模式。以類似于以上參考圖11所描述的電流的方式，在圖17所示的典型實(shí)施例中，在第一瞬時(shí)中，在疊加于讀數(shù)頭214的帶式標(biāo)尺210的段中所得到的時(shí)變感應(yīng)電流以由圖18所示的箭頭表示的模式流動(dòng)。在帶式標(biāo)尺210中感應(yīng)電流的模式以及相關(guān)的副磁場(chǎng)在區(qū)域262中以近似波長λ2的一半周期地改變極性，這適于通過第二接收器繞組群226的檢測(cè)。
圖19示出了在前述的第二瞬時(shí)中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)第二發(fā)送器繞組218的時(shí)候在帶式標(biāo)尺210的段中的感應(yīng)電流模式。以類似于以上參考圖18所描述的電流的方式，在圖17所示的典型實(shí)施例中，在第二瞬時(shí)中，在疊加于讀數(shù)頭214的帶式標(biāo)尺210的段中所得到的時(shí)變感應(yīng)電流以由圖19所示的箭頭表示的模式流動(dòng)。在帶式標(biāo)尺210中感應(yīng)電流的模式以及相關(guān)的副磁場(chǎng)在區(qū)域261中以近似波長λ1的一半周期地改變極性，這適于通過第一接收器繞組群224的檢測(cè)。
在第一瞬時(shí)和第二瞬時(shí)，圖17所示典型的絕對(duì)帶式標(biāo)尺210和典型的絕對(duì)偏移減少型感應(yīng)電流位置傳感器200，分別以基本類似于圖1所示典型的偏移減少型感應(yīng)電流位置傳感器100方式進(jìn)行操作。因此，將不再進(jìn)一步描述絕對(duì)偏移減少感應(yīng)電流位置傳感器200的結(jié)構(gòu)和操作。在所結(jié)合的’813號(hào)專利和’497號(hào)申請(qǐng)中將詳細(xì)地描述并講解絕對(duì)偏移減少型感應(yīng)電流讀數(shù)頭214和位置傳感器242的結(jié)構(gòu)和操作的其它細(xì)節(jié)，包括為提供絕對(duì)測(cè)量而進(jìn)行的控制單元244和接收器信號(hào)處理器242的操作。
應(yīng)該理解的是，雖然以上的實(shí)施例是以線性結(jié)構(gòu)示出的，但根據(jù)所結(jié)合的’389號(hào)專利的應(yīng)用技術(shù)，該設(shè)計(jì)容易轉(zhuǎn)換為圓柱和圓形旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用。在這種情況下，開孔包括在成形為圓盤或圓柱的導(dǎo)電片中的軌跡邊沿，該軌跡基本在電氣上等效于這里描述并示出的帶式標(biāo)尺。此外，雖然上述所示出的實(shí)施例在空間上具有如發(fā)送器繞組般設(shè)計(jì)的均勻繞組，并在空間上具有如接收器繞組般設(shè)計(jì)的調(diào)制繞組，但對(duì)于技術(shù)熟練人士來說明顯的是，如果發(fā)送器和接收器繞組與合適的信號(hào)處理“反向”連接，則所披露的傳感器繞組結(jié)構(gòu)將保持所有的發(fā)明優(yōu)點(diǎn)。在所結(jié)合的’389號(hào)專利中，參考圖21，披露了這樣一種合適的信號(hào)處理技術(shù)。其它適用的信號(hào)處理技術(shù)對(duì)于技術(shù)熟練人士來說也是明顯的。
雖然本發(fā)明已結(jié)合以上特定的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但對(duì)于技術(shù)熟練人士來說，很明顯還有許多替換例、組合、修改以及變化。因此，以上所述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例旨在描述，而不是限制。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作出多種變化。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)位置傳感器，包括第一構(gòu)件；第二構(gòu)件，它具有測(cè)量軸，該第一構(gòu)件沿測(cè)量軸相對(duì)于第二構(gòu)件可移動(dòng)；位于第一和第二構(gòu)件之一上的至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)送器，每個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)在各個(gè)第一區(qū)中產(chǎn)生第一變化磁通量；第一和第二構(gòu)件中的另一構(gòu)件包括至少一個(gè)含多個(gè)形成于其中的開孔的導(dǎo)電軌跡，每個(gè)開孔的第一部分可固定于各個(gè)第一區(qū)中，每個(gè)開孔的第二部分可固定于遠(yuǎn)離各個(gè)第一區(qū)的各個(gè)第二區(qū)中，以及響應(yīng)于第一變化磁通量和驅(qū)動(dòng)信號(hào)中至少一個(gè)而在導(dǎo)電軌跡中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流包括在各個(gè)第二區(qū)中的感應(yīng)電流；以及固定于第一和第二構(gòu)件之一上的至少一個(gè)磁通量傳感器；其中該a)至少一個(gè)磁通量傳感器以及該b)至少一個(gè)磁通量發(fā)生器中的一個(gè)包括沿測(cè)量軸延伸的導(dǎo)線狀導(dǎo)體，該導(dǎo)線狀導(dǎo)體在空間上沿測(cè)量軸在垂直于測(cè)量軸的方向上進(jìn)行調(diào)制，從而該導(dǎo)體的方向交替地處于垂直于測(cè)量軸的第一方向和與第一方向相反也垂直于測(cè)量軸的第二方向，將每個(gè)磁通量傳感器固定于各個(gè)第一區(qū)以外，以檢測(cè)在各個(gè)第二區(qū)中的感應(yīng)電流及第二變化磁通量中的至少一個(gè)，以及每個(gè)磁通量傳感器產(chǎn)生一輸出信號(hào)，該信號(hào)是磁通量傳感器和根據(jù)所檢測(cè)得到的各個(gè)第二區(qū)中的感應(yīng)電流和第二變化磁通量中的至少一個(gè)的多個(gè)開孔中至少一些之間的相對(duì)位置的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，開孔的第二部分平行于測(cè)量軸以第一波長周期地設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，導(dǎo)電軌跡包含印刷電路板材料上的導(dǎo)電軌跡、金屬片中的導(dǎo)電軌跡、金屬塊中的導(dǎo)電軌跡以及金屬條中的導(dǎo)電軌跡中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，導(dǎo)線狀導(dǎo)體形成了極性交替區(qū)域模式的邊界。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，極性交替區(qū)域的模式包含設(shè)置在表面的區(qū)域，和沿平行于測(cè)量軸延伸方向上設(shè)置的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，該a)至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器和b)至少一個(gè)磁通量傳感器之一位于第一構(gòu)件或第二構(gòu)件上，且在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中的另一個(gè)形成了多個(gè)開孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，該至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器和至少一個(gè)磁通量傳感器都位于第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之一上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，第一和第二構(gòu)件中至少一個(gè)是印刷電路板，且磁場(chǎng)發(fā)生器和磁通量傳感器中至少一個(gè)用印刷電路板加工進(jìn)行制造。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，還包括能量源，輸出電源；驅(qū)動(dòng)電路，在每個(gè)測(cè)量周期中輸入電源并向至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及分析電路，對(duì)其輸入從至少一個(gè)磁通量傳感器輸出的信號(hào)，判定第一構(gòu)件相對(duì)于第二構(gòu)件的位置，并以第一級(jí)分辨率輸出表示第一構(gòu)件相對(duì)于第二構(gòu)件位置的位置信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，導(dǎo)線狀導(dǎo)體的放置在空間上以波長調(diào)制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，該多個(gè)孔徑包括沿測(cè)量軸以等于波長的間距設(shè)置的多個(gè)第一開孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，該多個(gè)開孔還包括多個(gè)沿測(cè)量軸與多個(gè)第一開孔偏移半個(gè)波長并以等于波長的間距設(shè)置的第二開孔，并且該多個(gè)第一開孔和第二開孔沿測(cè)量軸在至少鄰近導(dǎo)線狀導(dǎo)體的區(qū)域交替，該導(dǎo)線狀導(dǎo)體在空間上沿測(cè)量軸調(diào)制。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，多個(gè)開孔的第一部分具有平行于測(cè)量軸的寬度，該寬度不同于平行于測(cè)量軸的多個(gè)開孔的第二部分的寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，測(cè)量軸是線性的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，測(cè)量軸是圓形的。
16.一種感應(yīng)位置傳感器，包含偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭；以及包括至少一個(gè)含多個(gè)形成于其中的開孔的導(dǎo)電軌跡，該多個(gè)開孔沿理想的測(cè)量軸設(shè)置；其中每個(gè)開孔的第一部分可固定于各個(gè)第一區(qū)，該第一區(qū)對(duì)應(yīng)偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭的各個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器；并且每個(gè)開孔的第二部分可固定于各個(gè)第二區(qū)，該第二區(qū)對(duì)應(yīng)不同于各個(gè)第一區(qū)的偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭的各個(gè)磁通量傳感器；可操作偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭和帶式標(biāo)尺以便響應(yīng)各個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器的操作在導(dǎo)電軌跡中感應(yīng)時(shí)變電流，感應(yīng)電流包括各個(gè)第二區(qū)中的感應(yīng)電流；并且還可操作偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭，從而用各個(gè)磁通量傳感器檢測(cè)在各個(gè)第二區(qū)中感應(yīng)電流和變化磁通量中的至少一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，還可操作偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭，從而至少部分地根據(jù)各個(gè)磁通量傳感器的輸出判定偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭沿理想測(cè)量軸相對(duì)于帶式標(biāo)尺的位置，該輸出根據(jù)在各個(gè)第二區(qū)中所測(cè)得的感應(yīng)電流和變化磁通量中的至少一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，平行于測(cè)量軸以第一波長周期地設(shè)置開孔的第二部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，開孔的每一個(gè)第二部分都具有平行于測(cè)量軸且近似等于或小于第一波長一半的寬度，且該開孔的第一部分具有平行于測(cè)量軸且等于或大于第二部分寬度的寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，導(dǎo)電軌跡包含在印刷電路板上的導(dǎo)電軌跡、在導(dǎo)電片材料中的導(dǎo)電軌跡、導(dǎo)電塊材料中的導(dǎo)電軌跡以及在導(dǎo)電條材料中的導(dǎo)電軌跡中的一個(gè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，任何與任何可操作開孔的區(qū)域吻合的導(dǎo)電材料在垂直于帶式標(biāo)尺表面的方向上位于該表面后大約150μm或更多的位置，并離開偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，至少一個(gè)可操作開孔是不在包括導(dǎo)電軌跡的整個(gè)導(dǎo)電材料上延伸的。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，導(dǎo)電軌跡包含線性軌跡、平面中的弧、平面中的圓、圓柱周圍的弧以及圓柱周圍的圓中的一個(gè)。
24.一種感應(yīng)位置傳感器，包含一個(gè)絕對(duì)的偏移減少感應(yīng)讀數(shù)頭；以及一帶式標(biāo)尺，它包含至少一個(gè)導(dǎo)電軌跡，該軌跡包括多個(gè)形成于其中的開孔、多個(gè)沿理想測(cè)量軸設(shè)置的開孔；其中，每個(gè)開孔的第一部分可固定于各個(gè)第一區(qū)中，該第一區(qū)對(duì)應(yīng)各個(gè)第一磁場(chǎng)發(fā)生器和偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭的第一磁通量傳感器，第一部分平行于測(cè)量軸以第一波長周期地設(shè)置；并且每個(gè)開孔的第二部分可固定于各個(gè)第二區(qū)中，該第二區(qū)對(duì)應(yīng)各個(gè)第二磁通量傳感器和偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭的各個(gè)第二磁場(chǎng)發(fā)生器，各個(gè)第二區(qū)不同于各個(gè)第一區(qū)，第二部分平行于測(cè)量軸以第二波長周期地設(shè)置；并且可操作絕對(duì)偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭和帶式標(biāo)尺以便在第一時(shí)間內(nèi)響應(yīng)各個(gè)第一磁場(chǎng)發(fā)生器的操作在導(dǎo)電軌跡中感應(yīng)時(shí)變電流，感應(yīng)的電流包括各個(gè)第二區(qū)中的感應(yīng)電流，其中各個(gè)第二磁通量傳感器在第一時(shí)間內(nèi)檢測(cè)各個(gè)第二區(qū)中感應(yīng)電流和變化磁通量中的至少一個(gè)；并且可操作絕對(duì)偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭和帶式標(biāo)尺以便在第二時(shí)間內(nèi)響應(yīng)各個(gè)第二磁場(chǎng)發(fā)生器的操作在導(dǎo)電軌跡中感應(yīng)時(shí)變電流，感應(yīng)電流包括各個(gè)第一區(qū)中的感應(yīng)電流，其中各個(gè)第一磁通量傳感器在第二時(shí)間內(nèi)檢測(cè)各個(gè)第一區(qū)中感應(yīng)電流和變化磁通量中的至少一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的感應(yīng)位置傳感器，其特征在于，還可操作絕對(duì)偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭以便作出對(duì)絕對(duì)偏移減少的感應(yīng)讀數(shù)頭沿理想測(cè)量軸相對(duì)于帶式標(biāo)尺的絕對(duì)位置的判定，絕對(duì)位置的判定至少部分地根據(jù)各個(gè)第一磁通量傳感器的輸出和各個(gè)第二磁通量傳感器的輸出，每個(gè)輸出都根據(jù)在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)所檢測(cè)的感應(yīng)電流和變化磁通量中的至少一個(gè)。
全文摘要
一種偏移減少的感應(yīng)電流位置傳感器使用帶式標(biāo)尺以便將讀數(shù)頭上的至少一個(gè)發(fā)送器繞組感應(yīng)地耦合于讀數(shù)頭上的一個(gè)或多個(gè)接收器繞組。該至少一個(gè)發(fā)送器繞組產(chǎn)生了耦合于帶式標(biāo)尺的主磁場(chǎng)。帶式標(biāo)尺中的開孔決定了帶式標(biāo)尺中感應(yīng)電流的模式，包括遠(yuǎn)離主磁場(chǎng)區(qū)域中的感應(yīng)電流的模式。至少一個(gè)接收器繞組感應(yīng)地耦合于在遠(yuǎn)離主磁場(chǎng)區(qū)域中的帶式標(biāo)尺。發(fā)送器繞組或接收器繞組中至少一個(gè)是以與帶式標(biāo)尺上開孔的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的周期模式形成的。根據(jù)讀數(shù)頭和標(biāo)尺之間的相對(duì)位置，接收器繞組可不同程度地感應(yīng)耦合于帶式標(biāo)尺。結(jié)果就產(chǎn)生了使用經(jīng)濟(jì)型帶式標(biāo)尺的緊湊、高準(zhǔn)確性以及高分辨率的感應(yīng)位置傳感器。低功率的操作成為可能。
文檔編號(hào)G01D5/20GK1441226SQ03106650
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月26日
發(fā)明者M·M·米爾維奇 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三豐