电子身高尺容栅原理

1、 1、结构、结构 容栅式直线同步传感器由容栅付及相应的信号处容栅式直线同步传感器由容栅付及相应的信号处理电路组成。理电路组成。 组成容栅付的固定容栅和可动容栅组成容栅付的固定容栅和可动容栅是该传感器的关键部件。是该传感器的关键部件。 (1)固定容栅（简称定栅）在测量过程中位置固定固定容栅（简称定栅）在测量过程中位置固定不变，它是测量的基准部件。它是由有规律排列不变，它是测量的基准部件。它是由有规律排列的金属片组成。如图的金属片组成。如图 1 所示。其节距所示。其节距 T = 5 .08 mm ，公共板极和独立的定栅片宽度各为总宽度，公共板极和独立的定栅片宽度各为总宽度的一半的一半 , 即即 2

2、.54 mm 。 (2)可动容栅可动容栅 ( 简称动栅简称动栅 ) 以定栅一样也为以定栅一样也为铜片组成。如图铜片组成。如图 2 所示。节距为所示。节距为 t = T/ 8 = 0 .635 mm ，每一动栅由，每一动栅由 48 片独立栅片构片独立栅片构成成 ，对应定栅的一个节距有，对应定栅的一个节距有 8 个动栅片个动栅片 (A,B,C,D,E,F,G,H), 一般称为发射极。每一般称为发射极。每 8 个栅片为一组，一般每块动栅由个栅片为一组，一般每块动栅由 6 组栅片组栅片并联。一方面提高测量精度并联。一方面提高测量精度 ，另一方面又，另一方面又降低了对传感器制造精度要求。降低了对传感器制

3、造精度要求。 图图1 固定容栅结构固定容栅结构 图图2 动栅结构图动栅结构图 (3) 信号处理电路。信号处理电路工作在鉴信号处理电路。信号处理电路工作在鉴相器模式下相器模式下 ，整个电路包括晶体振荡电路、，整个电路包括晶体振荡电路、信号放大电路、采样调制、相位比较、分信号放大电路、采样调制、相位比较、分频驱动、数据处理等若干部分组成，如图频驱动、数据处理等若干部分组成，如图 3所示。所示。图图3 信号处理电路信号处理电路 2、工作原理、工作原理 由晶振产生的时钟信号经多级分频处理后，产生由晶振产生的时钟信号经多级分频处理后，产生依次相差依次相差 45 的的8路调制方波信号，它分别激励路调制方波

4、信号，它分别激励动栅动栅 A,B,C, ,H 8 个栅片。当动栅与定栅保个栅片。当动栅与定栅保持适当的间隙并平行放置在一起时，每个动栅片持适当的间隙并平行放置在一起时，每个动栅片与其相对应的定栅片形成一个电容器，当交流的与其相对应的定栅片形成一个电容器，当交流的方波信号激励动栅片时方波信号激励动栅片时 ，对应的定栅片通过电容，对应的定栅片通过电容器接收信号，因为任何一个瞬间每组动栅片都有器接收信号，因为任何一个瞬间每组动栅片都有 4 个动栅片与定栅片相对应，所以定栅片除接收个动栅片与定栅片相对应，所以定栅片除接收动栅片上的信号外，还有一个收集合成作用。同动栅片上的信号外，还有一个收集合成作用。同时由动栅结构决定每一个时刻都有时由动栅结构决定每一个时刻都有 5 个定栅片起个定栅片起这样的作用，与此同时定栅片又与接收极形成电这样的作用，与此同时定栅片又与接收极形成电容，定栅片上合成的电信