信號周期長度T反映了第一部件外表面的第二電 極層與第二部件內(nèi)表面的第三電極層的條狀電極從正對到錯位再到正對的時間長度，相對 運(yùn)動的速度方向和第一部件軸線的夾角為Y，電信號的周期長度T與兩個部件的相對運(yùn)動 速度v之間的關(guān)系有下列公式（1)表達(dá)：
[0058]
(1 )
[0059] 第一摩擦件101、第二摩擦件201的厚度對傳感器的工作性能無明顯影響，只對輸 出電信號的幅度有影響，本實(shí)施例中第一摩擦件與第二摩擦件的厚度范圍可以為25微米 至1厘米。
[0060] 柵格式的四個電極層的材料可以為常用的金屬包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或 硒等。為了保證第一部件10與第二部件20在相互滑動時，第一部件的內(nèi)表面與第二部件 的外表面緊密接觸，第二電極層103與第三電極層202的厚度應(yīng)盡可能薄，優(yōu)選的厚度范圍 為10納米至10微米。柵格式電極層可以通過蒸鍍或濺射等工藝沉積在摩擦件的材料上。
[0061] 柵格式電極層中，電極層?xùn)鸥駡D形的周期是本發(fā)明傳感器進(jìn)行速度傳感的關(guān)鍵因 素，根據(jù)傳感器適用的測量或者傳感范圍，可以進(jìn)行適應(yīng)性的設(shè)計，對于速度較慢的運(yùn)動的 傳感，環(huán)形電極的寬度較小，可以為100微米至1毫米；對于速度較快的運(yùn)動的傳感，環(huán)形電 極的寬度較大，可以為1毫米-10厘米。
[0062] 本發(fā)明提供的速度傳感器中，可以通過設(shè)計柵格式電極層的結(jié)構(gòu)，使傳感器對于 特定方向的運(yùn)動速度進(jìn)行傳感。柵格式電極層的條形電極的長度延伸方向與所在部件的軸 線方向的夾角e為〇°時，參見圖3,第一部件11中，在第一摩擦件ill的內(nèi)外表面分別接 觸設(shè)置的第一電極層112和第二電極層113,以及在第二摩擦件211的內(nèi)外表面分別接觸設(shè) 置的第三電極層212和第四電極層213均為柵格結(jié)構(gòu)，所述柵格結(jié)構(gòu)均由平行等距排列并 且寬度相同的條形電極組成，相鄰兩個條形電極的距離與條形電極的寬度相同，所有所述 條形電極的長度延伸方向與第一部件的軸線C相同。當(dāng)?shù)谝徊考?1與第二部件21以第一 部件11的軸線C為軸相互轉(zhuǎn)動時（圖3中箭頭方向所示），第一部件11的外表面與第二部 件21的內(nèi)表面發(fā)生相對滑動，使第一摩擦件111與第三電極層212、第二摩擦件211與第二 電極層113交替滑動摩擦，能夠在第一輸出端與第二輸出端之間輸出與所述轉(zhuǎn)動速度相關(guān) 的交流電信號。對于第一部件11相對于第二部件21僅為沿著第一部件11的軸線C方向 的相對滑動的情況，圖3所示結(jié)構(gòu)的速度傳感器的兩個輸出端輸出的信號與柵格式電極的 周期無關(guān)。
[0063] 柵格式電極層的條形電極的長度延伸方向與第一部件10的軸線C的夾角0為 0°、Y為0°時，代入公式（1)，第一部件與第二部件的相對轉(zhuǎn)動速度vratating為：
[0064]
(2)
[0065] 其中，R為第一部件21外表面的半徑。
[0066] 柵格式電極層中條形電極的長度延伸方向與第一部件10的軸線C的夾角0為 90°時，參見圖4,第一部件12中，在第一摩擦件121的內(nèi)外表面分別接觸設(shè)置的第一電極 層122和第二電極層123,以及在第二摩擦件221的內(nèi)外表面分別接觸設(shè)置的第三電極層 222和第四電極層223均為柵格結(jié)構(gòu)，所述柵格結(jié)構(gòu)均由平行等距排列并且寬度相同的條 形電極組成，相鄰兩個條形電極的距離與條形電極的寬度相同，所有所述條形電極的長度 延伸方向與所在部件的軸線C垂直。當(dāng)?shù)谝徊考?2與第二部件22沿著第一部件12的軸 線C方向相互滑動時（圖4中箭頭方向所示），第一部件12的外表面與第二部件22的內(nèi)表 面發(fā)生相對滑動，使第一摩擦件121與第三電極層222、第二摩擦件221與第二電極層123 交替滑動摩擦，能夠在第一輸出端與第二輸出端之間輸出與所述滑動速度相關(guān)的交流電信 號。對于當(dāng)?shù)谝徊考?2與第二部件22以第一部件12的軸線C為軸相互轉(zhuǎn)動時的情況，圖 4所示結(jié)構(gòu)的速度傳感器的兩個輸出端輸出的信號與柵格式電極的周期無關(guān)。
[0067] 圖4所示結(jié)構(gòu)的速度傳感器中，柵格式電極層的條形電極的長度延伸方向與第一 部件10的軸線C的夾角0為90°、Y為90°時，代入公式（1)，第一部件與第二部件的相 對滑動速度Vsliding ?
[0068]
(3)
[0069] 本實(shí)施例中，相對運(yùn)動的第一部件和第二部件的柵格式電極層中，柵格式電極層 的所有條形電極的長度延伸方向與圓筒軸線的方向的夾角為90°，條形電極可以首尾連接 形成圖4中所示的閉合環(huán)形電極，在其他實(shí)施例中也可以為首尾未連接在一起的近似環(huán)狀 電極。
[0070] 在其他實(shí)施例中，柵格式電極層的條形電極的長度延伸方向與第一部件的軸線的 夾角e可以為0°至90°之間，這樣結(jié)構(gòu)的速度傳感器既可以用來傳感第一部件與第二部 件的相對滑動速度，也可以用來傳感第一部件與第二部件的相對轉(zhuǎn)動速度。特別的，e可 以為30°、45°或60°，相應(yīng)的第一部件與第二部件的相對轉(zhuǎn)動或者滑動速度可以通過公 式⑴計算獲得。
[0071] 本實(shí)施例中的靜電式速度傳感器，無需為傳感器連接其它電源，可以對第一部件 與第二部件在第一部件的軸線方向的相對滑動或者轉(zhuǎn)動的運(yùn)動速度進(jìn)行傳感。
[0072] 實(shí)施例二：
[0073] 本發(fā)明提供的速度傳感器，第一部件與第二部件中的四個柵格式電極層，每個電 極層由多個條形電極組成，并且按照圖2所示的連接方式進(jìn)行電連接。同一電極層中，條形 電極之間的電連接有多種方式，可以通過導(dǎo)線連接，也可以在電極層中設(shè)置總線，將同一電 極層中的多個條形電極電連接。以圖1中的第二電極層103為例，沿著第一部件外表面所 在圓柱的一條母線將其展開，參見圖5,兩條總線104將第二電極層103中所有條形電極電 連接在一起。根據(jù)電極層中條形電極與所在部件的軸線的夾角，可以設(shè)計一條或者多條總 線，將一個電極層中的所有條形電極連接在一起。
[0074] 另外，由于第一摩擦件和第二摩擦件的厚度對傳感器的輸出信號的幅度有影響， 通常第一摩擦件和第二摩擦件的選擇較薄的材料，為了使速度傳感器的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，可 以將第一部件設(shè)置在圓筒狀或圓柱狀的第一支撐體上，第一部件的內(nèi)表面緊密包裹第一支 撐體的圓柱面，使第一部件的機(jī)械強(qiáng)度增加。同樣，也可以將第二部件設(shè)置在具有圓柱形開 孔的第二支撐體上，第二部件的外表面緊密貼合在第二支撐體的開孔內(nèi)側(cè)面上，使第二部 件的機(jī)械強(qiáng)度增加。
[0075] 第一支撐件優(yōu)選由輕質(zhì)剛性材料構(gòu)成，可以為有機(jī)玻璃材料、PE(聚乙烯， Polyethylene)板材或PVC(聚氯乙烯，Polyvinylchloridepolymer)板材等。第二支撐件 優(yōu)選為圓筒結(jié)構(gòu)，由內(nèi)層彈性緩沖材料和外層剛性材料分層構(gòu)成，其中彈性緩沖材料可以 為海綿，硅膠等，剛性材料可以為有機(jī)玻璃材料，PE(聚乙烯，Polyethylene)板材或PVC(聚 氯乙烯，Polyvinylchloridepolymer)板材等。
[0076] 下面以一個實(shí)際速度傳感器的制備過程和工作過程展示本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)和 工作過程。
[0077] 第一摩擦件和第二摩擦件的材料選擇厚度為25微米的聚酰亞胺（Kapton)薄膜。 選擇1. 5毫米厚度的有機(jī)玻璃板，利用激光切割機(jī)鏤空刻出寬度為的柵格電極層的掩膜， 覆蓋在聚酰亞胺薄膜上。使用物理氣相沉積的方法分別在兩個聚酰亞胺表面沉積出厚度 100納米的條形銅電極。同樣的方式對已蒸鍍好一面的聚酰亞胺薄膜的背面進(jìn)行蒸鍍條形 銅電極，滿足柵格式電極層在聚酰亞胺薄膜正反表面上有半個周期的位錯，獲得傳感器的 兩個部件。
[0078] 在相同表面的柵格式電極層被一條跨越所有條形電極的總線相連，這條總線的制 作可以在制作掩膜時一同制作，也可以在已做好的條形銅電極的聚酰亞胺薄膜表面做二次 蒸鍍。
[0079] 通過調(diào)整掩膜的角度，可以制作出不同柵格角度的柵格電極，從而滿足特定情況 的速度測量需求。
[0080] 半徑為2. 54厘米的PE材料的圓柱作為第一支撐件，內(nèi)徑為2. 55厘米的PE材料的 圓筒作為第二支撐件，一個正反兩面制