1 容栅传感器Capacitive 容栅传感器是一种新型位移数字式传感器，它是一种基于变面积工作原理的电容传感器。因为它的电极排列如同栅状，故称此类传感器为容栅传感器。与其他大位移传感器，如光栅、磁栅等相比，虽然准确度稍差，但体积小、造价低、耗电省和环境使用性强，广泛应用于电子数显卡尺、千分尺、高度仪、坐标仪和机床行程的测量中。11.5.1 结构及工作原理根据结构形式，容栅传感器可分为三类，即直线容栅、圆容栅和圆筒容栅。其中，直线容栅和圆筒容栅用于直线位移的测量，圆容栅用于角位移的测量，直线型容栅传感器结构简图如图 11-25 所示。图 11-23 直线型容栅传感器结构简图a）定尺、动尺上的电极b）定尺、动尺的位置关系c）发射电极和反射电极的相互关系1－反射电极2－屏蔽电极3－接收电极4－发射电极容栅传感器由动尺和定尺组成，两者保持很小的间隙δ，如图 11-23b 所示。动尺上有多个发射电极和一个长条形接收电极；定尺上有多个相互绝缘的反射电极和一个屏蔽电极2 （接地）。一组发射电极的长度为一个节距W，一个反射电极对应于一组发射电极。在图 11-23中，若发射电极有48 个，分成 6 组，则每组有8 个发射电极。每隔8 个接在一起，组成一个激励相， 在每组相同序号的发射电极上加一个幅值、频率和相位相同的激励信号，相邻序号电极上激励信号的相位差是45°（360° /8）。设第一组序号为1 的发射电极上加一个相位为0°的激励信号，序号为2 的发射电极上的激励信号相位则为45°，以次类推，则序号为8 的发射电极上的激励信号相位就为315° ；而第二组序号为9 的发射电极上的激励信号相位与第一组序号为1 的相位相同，也为0°，以次类推，直到第6 组的序号 48 为止。发射电极与反射电极、反射电极与接收电极之间存在着电场。由于反射电极的电容耦合和电荷传递作用，使得接收电极上的输出信号随发射电极与反射电极的位置变化而变化。当动尺向右移动x 距离时， 发射电极与反射电极间的相对面积发生变化，反射电极上的电荷量发生变化，并将电荷感应到接收电极上，在接收电极上累积的电荷Q 与位移量x 成正比。经运算器处理后进行公/英制转换和BCD 码转换，再由译码器将BCD 码转变成七段码，送显示驱动单元，容栅测量转换电路框图如图11-24 所示。图 11-24 容栅测量转换电路框图一般用于数显卡尺的容栅的节距W=0.635mm（25 毫英寸），最小分辨力为0.01mm，非线性误差小于0.01mm，在 150mm 范...
