基于容栅技术的数显角度尺的研发

王玉珍 贺小军 张磊

1.北京航天试验技术研究所，北京100074；2.北京市航天动力试验技术与装备工程技术研究中心，北京100074

0 引言

随着工业测量领域“数字化”的提出，越来越多的机械式量具被电子数显量具取代。机械式角度尺作为常用的角度测量量具，亦存在不易读数、使用繁琐、测量效率低、成本较高等缺点，而数显角度尺能够很好地解决上述机械式角度尺存在的问题，且目前国内外电子数显式角度尺较少，因此，数显式角度尺的研发便成为市场亟需。自20 世纪80 年代从国外引进容栅技术以来，国内容栅技术也日趋成熟。与光栅、磁栅、电感式传感器等其他类型相比，容栅传感器具有结构简单，分辨率高，成本低，安装方便，对使用环境要求较低等特点，因此，越来越多的量具厂家基于容栅技术进行测量量具、量仪等研发[1-4]。综上，本文基于容栅技术研发一款数显角度尺。该数显角度尺能够进行角度测量，同时直接显示角位移，读数直观，测量方便快捷，功能多样且成本较低，大大提高了角度测量的效率。

1 容栅传感器的基本工作原理

容栅传感器作为一种新型数字式位移传感器，基于平板电容理论，将电容器作为敏感元件，使机械位移量转变为电容量的变化，可进行大位移测量。通过设计两块能够相对移动的电极板组成平板电容器，当两极板间距、介电常数一定的条件下，电容器的电容变化量与两极板耦合面积变化量成正比[5]。

根据容栅传感器电极栅状及结构的不同，可将其分为长容栅传感器和圆容栅传感器。……