容栅传感器及其发展前景 - 吉林大学学报.PDF

第 33 卷第2 期 吉林大学学报(工学版) Vol. 33 No.2 2003 年 4 月 Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition) Apr. 2003 文章编号: 1671 - 5497(2003)02 - 0089 - 06 容栅传感器及其发展前景 王习文，齐欣，宋玉泉 (吉林大学超塑性与塑性研究所，吉林长春 130025) 摘 要:容栅传感器是在变面积型电容传感器的基础上发展成的，是在光栅、磁栅、同步感应器 之后出现的一种新型大位移传感器。本文介绍了容栅传感器的基本原理及存在的问题，综述 了容栅传感器的研究历史、现状及应用前景。 关键词:容栅传感器;曲面测量;数显卡尺 中图分类号:TP212.9 文献标识码:A Capacitive transducer and its development prospect WANG Xi-wen , QI X巾， SONG Yu-quan (Suf，昭rplastic and Plastic Research Institute ,}ilin University , Changchun 130025 , China) Abstract: Capacitive transducer was developed on the basis of capacitance sensor ,which d巳pends on change- able area to measure parameters. lt is a new type of long-displacement transducer after grating , magnetic grid and synchronization inductor. This paper introduced basic principle of capacitive transducer and its shortcomings ,put forward the research history ,status and development prospect. Key words: capacitive transducer; curve surface measurement; digital ca11ipers 初级的容栅传感器是将被测量(位移、压力等)的变化转换为电容变化量的一种传感器。 50 年代 末，人们提出了一种复合电极电容传感器[1] 。当接收电极平行于复合电极不断移动时，电容量随之产 生相应变化，经电路处理后，可测得线性位移值。 1972 年，瑞士 TRIMOS 公司首次研制成功容栅测长 系统一-SYLVAC 测量系统，并用此系统制造出 20 台标准高度规[2] 。该系统把容栅滑尺与 CMOS 中 集成电路融为一体，组成读数头与显示系统。这是容栅测量系统在量具上的首次应用，并形成了目前容 栅传感器的基本结构。 随着测量技术向精密化、高速化、自动化、集成化、智能化、经济化、非接触化和多功能化方向的发 展，容栅传感器的应用将越来越广泛。尤其是对于速度不太高，可能转化成位移量进行测量的任何量均 可采用这种新型的数字传感器。但因其存在原理误差(如非线形误差及鉴相误差)，动、定栅的几何尺寸 误差及材料与工艺误差，使其测量精度受到了限制。文献[3-11]对这些误差进行了分析补偿、修正，但 仍不能达到光栅传感器所能达到的精度。容栅传感器作为测量控制系统应用于加工机床或现场测控 时，工作在低电压、低电流状态，极易受到外界电场、磁场、尤其是电源波动或脉冲波动的影响，引起输入 收稿日期 :2002-12-18 0 基金项目:吉林省科技发展计划资助项目(吉科合字第 号)。 作者简介:王习文(1973 一) ，男