一种基于PCB工艺的平面绝对式角位移传感器研究

景 欢，汤其富，王阳阳,2，刘 洋

(1.重庆理工大学，机械检测技术与装备教育部工程研究中心，重庆 400054；2.重庆大学，机械传动国家重点实验室，重庆 400044)

0 引言

传感器是一种测量信息的工具，在生产制造和工业现场等场合起着信息源作用[1]。基于电磁感应的位移传感器在恶劣工业条件下具有明显优势[2-7]。以旋转变压器为例，因其具有抗干扰能力强、适合较恶劣工况等优势广泛应用于各种工业场合，但受限于原理结构等，使其测量精度和分辨力较低[8-10]。要实现高精度测量无法兼顾尺寸，因此较庞大的外形结构制约了其发展。相较而言盘式的感应同步器和磁场式时栅传感器通过机械结构的优化实现了体积上的缩减[11-15]，但其结构限制了在绝对式测量方法的应用，仍然存在开机需要找零、狭窄形机械空间无法安装等问题。基于此，本文提出了一种基于PCB工艺的电磁感应式角位移传感器结构，设计并利用“差极式”测量模式实现绝对式角位移测量[16]。

1 单传感通道传感器的结构和工作原理

1.1 单传感通道传感器的结构

根据文献[15]介绍的主动约束磁场型角位移传感器具有单传感通道的结构特征，如图1所示，该类型的传感器虽然精度较高，但是无法实现绝对式测量。

图1 单传感通道传感器结构示意图

1.2 单传感通道传感器工作原理

根据磁场式时栅传感器的基本工作原理，实现位移测量需要构建传感器的时空双正交[15]。时间正交表现为激励线圈直接通入两相正交激励信号实现；……