一種差分電容式一維位置矢量傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于長度測(cè)量領(lǐng)域，主要涉及一種差分電容式一維位置矢量傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在長度測(cè)量領(lǐng)域，微米級(jí)的一維位置矢量測(cè)量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)的差分電容式位置矢量傳感器在測(cè)量過程中容易受到其它維度位置矢量變化的干擾，抗干擾能力較差。目前差分電容式的一維位置矢量傳感器多采用測(cè)量電容極板之間相對(duì)位置變化的方法，來進(jìn)行長度測(cè)量，但是被測(cè)目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)過程中常由于導(dǎo)軌直線度不理想，或其它環(huán)境因素干擾而無法保證僅沿著一個(gè)維度運(yùn)動(dòng)。傳統(tǒng)的差分電容式一維位置矢量傳感器多采用電容極板跟隨被測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的方法進(jìn)行測(cè)量，其對(duì)除被測(cè)維度的位置矢量變化敏感外，對(duì)于其它維度的位置矢量變化也同樣敏感。因此傳統(tǒng)的差分電容式一維位置矢量傳感器容易受到環(huán)境因素的干擾而引入測(cè)量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述不足，本發(fā)明提出了一種差分電容式一維位置矢量測(cè)量傳感器，使用了基于屏蔽窗口的屏蔽技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)基于差分電容的傳感器具有更強(qiáng)的抗干擾能力。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種差分電容式一維位置矢量傳感器，包括第一高壓極板、第二高壓極板、指零極板以及屏蔽窗口，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板之間形成差分電容，其特征在于:第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板之間設(shè)有屏蔽窗口 ；所述屏蔽窗口在中央設(shè)有開口 ；屏蔽窗口可相對(duì)于差分電容運(yùn)動(dòng)。
[0005]其中，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板的相對(duì)位置固定。
[0006]其中，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板周圍設(shè)置有接地的屏蔽層。
[0007]其中，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板平行。
[0008]其中，所述屏蔽窗口為金屬片，且接地。
[0009]其中，屏蔽窗口與第一高壓極板、第二高壓極板以及指零極板平行。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有更強(qiáng)的抗干擾能力，僅對(duì)一維位置坐標(biāo)敏感，位置矢量測(cè)量的分辨力優(yōu)于0.1 μπι。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的差分電容式一維位置矢量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、高壓極板屏蔽，2、第一高壓極板，3、第二高壓極板，4、屏蔽窗口，5、指零極板屏蔽，6、指零極板。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0014]一種差分電容式一維位置矢量傳感器，主要包括以下組成部分:高壓極板屏蔽1，第一高壓極板2，第二高壓極板3，屏蔽窗口 4，指零極板屏蔽5，指零極板6。其中，第一高壓極板2和第二高壓極板3周圍設(shè)有高壓極板屏蔽1，并且第一高壓極板2和第二高壓極板3之間留有一定的間隙；指零極板6周圍設(shè)有指零極板屏蔽5 ;第一高壓極板2、第二高壓極板3與指零極板6平行，第一高壓極板2、第二高壓極板3與指零極板6之間形成差分電容，且差分電容各極板之間相對(duì)位置固定；第一高壓極板2、第二高壓極板3與指零極板6之間設(shè)置有屏蔽窗口 4，并且屏蔽窗口 4中央設(shè)有開口。第一高壓極板2與第二高壓極板3的排列方向，為傳感器所測(cè)量的一維矢量方向。所述屏蔽窗口 4的開口的寬度或者高度至少大于第一高壓極板2和第二高壓極板3之間的間隙。
[0015]在傳感器工作過程中，高壓極板屏蔽1、指零極板屏蔽5以及屏蔽窗口 4接地。屏蔽窗口 4與差分電容之間可產(chǎn)生平移式的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)屏蔽窗口 4所在位置關(guān)于第一高壓極板2與第二高壓極板3對(duì)稱時(shí)，差分電容的容值為0，該位置即為一維位置矢量傳感器的零點(diǎn)。當(dāng)屏蔽窗口 4與差分電容極板之間的相對(duì)位置偏離零點(diǎn)位置時(shí)，差分電容的容值與屏蔽窗口 4相對(duì)于零點(diǎn)的變化呈線性關(guān)系，即該傳感器可測(cè)量出屏蔽窗口 4相對(duì)于零點(diǎn)的一維位置矢量。
[0016]由于該傳感器僅對(duì)平行于差分電容極板這一維度的位置矢量變化敏感，而對(duì)其它維度上的位置矢量變化不敏感，因而該傳感器可以提高一維位置矢量測(cè)量的抗干擾能力。
[0017]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種差分電容式一維位置矢量傳感器，包括第一高壓極板、第二高壓極板、指零極板以及屏蔽窗口，第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板之間形成差分電容，其特征在于:第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板之間設(shè)有屏蔽窗口 ；所述屏蔽窗口在中央設(shè)有開口 ；屏蔽窗口可相對(duì)于差分電容運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分電容式一維位置矢量傳感器，其特征是:第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板的相對(duì)位置固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分電容式一維位置矢量傳感器，其特征是:第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板周圍設(shè)置有接地的屏蔽層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分電容式一維位置矢量傳感器，其特征是:第一高壓極板、第二高壓極板與指零極板平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分電容式一維位置矢量傳感器，其特征是:所述屏蔽窗口為金屬片，且接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的差分電容式一維位置矢量傳感器，其特征是:屏蔽窗口與第一高壓極板、第二高壓極板以及指零極板平行。
【專利摘要】一種差分電容式一維位置矢量傳感器屬于長度測(cè)量領(lǐng)域，該傳感器包括由第一高壓極板和第二高壓極板組成的高壓極板，指零極板，高壓極板屏蔽，指零極板屏蔽和屏蔽窗口。高壓極板與指零極板的相對(duì)位置固定并組成差分電容，屏蔽窗口位于高壓極板與指零極板之間且與兩極板平行。傳感器工作過程中高壓極板屏蔽，指零極板屏蔽和屏蔽窗口接地，屏蔽窗口可相對(duì)于差分電容極板運(yùn)動(dòng)。差分電容的輸出僅對(duì)平行于差分電容極板這一維度的位置矢量變化敏感且與其呈線性關(guān)系，差分電容輸出為0的位置為該傳感器的零點(diǎn)。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，測(cè)量分辨力優(yōu)于0.1μm。
【IPC分類】G01B7-00
【公開號(hào)】CN104654993
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510019220
【發(fā)明人】張鐘華, 白洋, 魯云峰, 韓冰, 李正坤, 賀青
【申請(qǐng)人】中國計(jì)量科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月14日