仪器仪表学报

作者：王合文，彭 凯，刘小康，蒲红吉，于治成

单位：王合文,1. 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,,彭 凯,2. 重庆理工大学 机械检测技术与装备教育部工程研究中心,,刘小康,2. 重庆理工大学 机械检测技术与装备教育部工程研究中心,,蒲红吉,2. 重庆理工大学 机械检测技术与装备教育部工程研究中心,,于治成,2. 重庆理工大学 机械检测技术与装备教育部工程研究中心,

关键词：电容式传感器;二维位移测量;时栅;大量程;离散阵列

基金：国家自然科学基金(51905063,51935004)、重庆市教委科学技术研究项目(KJQN201801127)资助

针对平面二维光栅位移测量技术在高精度和大量程之间难以兼顾的现状,基于前期一维电场式时栅的研究基础,提出了一种离散阵列结构的二维电场式时栅位移传感器。传感器采用平面正交离散栅面空间排布的编码方法,实现了对平面二维电场式时栅激励电极编码;建立了平面二维电场式时栅位移测量模型,从理论上推导了受X和Y两个方向位移信息调制的耦合信号表达式;提出了一种二维位移测量信号直接解耦方法,利用差动感应电极空间位置关系,通过简单的加减运算实现了测量信号的解耦。使用PCB工艺制造了传感器样机并进行了性能测试,验证了提出的编码和解耦方法的可行性。最终结果表明,所提出的传感器在160mm×160mm测量范围内,X和Y方向测量误差峰峰值分别为13.1μm和11.8μm。

来源：2021年第3期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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