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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种高精度绝对式容栅位移传感器及信号解调方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117268246B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311263140.3，技术领域涉及：G01B7/02；该发明授权一种高精度绝对式容栅位移传感器及信号解调方法是由李言彧;徐明龙;张舒文;翟崇朴;李一凡设计研发完成，并于2023-09-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种高精度绝对式容栅位移传感器及信号解调方法在说明书摘要公布了：一种高精度绝对式容栅位移传感器及信号解调方法，该传感器包括定极板与动极板，且定极板上有用于精确测量与粗略测量的两组发射栅状电极，动极板上同样有用于精确测量与粗略测量的两组接收电极，二者，通过电容耦合的方式，共同完成绝对位移的测量。本发明还公开了该传感器的信号解调方法，本发明传感器具有结构简单、寿命高、精度高、功耗低、环境适应性好等优点。

本发明授权一种高精度绝对式容栅位移传感器及信号解调方法在权利要求书中公布了：1.一种高精度绝对式容栅位移传感器，其特征在于：包括定极板1和动极板2两部分，其中动极板2位于定极板1的上方，且动极板2能够相对于定极板1在其水平方向上移动；为了满足绝对位移的测量，在定极板1与动极板2上设置有两组周期排列的电极，其中包括用于精确位移测量的位于定极板1上的精确位置测量发射栅状电极3与位于动极板2上的精确位置测量接收电极5；以及用于粗略位移测量的位于定极板1上的粗略位置测量发射栅状电极4与位于动极板2上的粗略位置测量接收电极6；当定极板1与动极板2之间的相对位置发生变化时，两组发射栅状电极与接收电极之间的电容耦合发生变化，通过位于传感器外部的外围信号解调电路7对精确位置测量接收电极5与粗略位置测量接收电极6上的电信号进行解调后，从而测量出动极板2相对于定极板1运动的距离，完成高精度位移的测量； 所述精确位置测量发射栅状电极3是由组大小相同，间距相等的小矩形电极板所组成，以四个小矩形电极板为一组即一个周期，等周期的排列在定极板1上，为4的整数倍；且在每个周期内，由外围信号解调电路7生成的四路SPWM正弦调制波被分别施加在四个小矩形电极板上，并且这四路SPWM正弦调制波的相位分别为0°、90°、180°和270°；相应地，用于粗略位置测量的发射栅状电极4是由两组大小相同，间距相等的小矩形电极板所组成，它们同样以四个小矩形电极板为一组即一个周期，等周期的排列在定极板1上；且在每个周期内，由外围信号解调电路7生成的四路SPWM正弦调制波分别施加在四个小矩形电极板上，并且这4路SPWM调制正弦波的相位分别为0°、90°、180°和270°； 所述精确位置测量接收电极5是由个大小相同，间距相等的全正弦包络花瓣状电极板所组成，全正弦包络花瓣状电极板的上包络线方程为正弦方程，下包络线方程同样也为正弦方程，全正弦包络花瓣状电极板等周期的排列在动极板2上，其中；粗略位置测量接收极板6是由一个全正弦包络花瓣状极电板所组成，排列在动极板2上；分别通过对精确位置测量接收电极5与粗略位置测量接收电极6上经电容耦合产生的输出信号在外围信号解调电路7进行信号解调，可获得准确的位移信息，完成位移的测量； 对于精确测量，组小矩形电极板按周期排列组成的精确位置测量发射栅状电极3，小矩形电极板的长度均为，宽度均为4；与之相对应的精确位置测量接收电极5的上下正弦包络线方程式分别为，为相对应的传感器的整个测量量程值，为精确位置测量接收电极的个数；此时，当动极板2相对于定极板1在水平方向上移动时，精确位置测量接收电极5与每个周期上的精确位置测量发射栅状电极3的四个小矩形电极板形成可变电容 此时，根据该传感器的等效电路，得到精确位置测量接收电极5上的输出信号： 1 式中，为SPWM正弦调制波的幅值，为SPWM正弦调制波正弦波形的角频率大小；并且根据平行板电容表达式2，其中为电极板相对表面积，为极板间距； 2 将式1化简后得到： 3 这里为精确位置测量接收电极5与每个周期上的精确位置测量发射栅状电极3的四个小矩形电极板的正对表面积，之后根据精确位置测量接收电极5的上下正弦包络线方程得到当动极板2相对于定极板1在水平方向上移动时 将式4代入式3得到有输出信号 5 因此，当动极板2在水平方向上移动时，通过精确位置测量发射栅状电极3与精确位置测量接收电极5之间在每个周期上的电容耦合，精确位置测量接收电极5上的输出信号在相位上会发生改变，且该变化为线性关系，故通过将与SPWM正弦调制波的基准信号相对比，对输出信号的相位进行解调即获得相对应的位移信息，完成精确位移的测量； 通过观察式5与上述信号解调方法该测量方式为相对式测量即在多个电极周期上该方式无法实现绝对位移的测量，即当传感器断电后，会造成绝对零点的丢失，若动极板2期间发生位置的变化，此时传感器再次上电后无法得到准确的绝对位移信息；故为了实现绝对位移的测量，在精确测量的基础上设置有粗略测量组件，该粗略测量组件在整个传感器量程上只存在一个空间周期，使得在传感器测量的整个量程范围内粗略测量组件的输出信号相位变化为单个周期；因此在整个传感器量程范围内能够实现绝对位置的粗略测量，之后外围信号解调电路7中，通过将粗略测量的位置信息与精确测量的位置信息相结合即实现在整个量程内绝对位移的高精度测量。

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