一种偏心电容式角位移传感器结构及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种偏心电容式角位移传感器结构及其使用方法，它包括解调电路和敏感结构，解调电路产生正弦激励信号作用于敏感结构，由敏感结构将电容变化信息返回至解调电路进而获得转角信息。敏感结构包括定子和转子，在定子表面设置有保护电极、激励电极和采集电极；在定子表面最内侧和最外侧均设置有保护电极，紧邻内环保护电极的外侧设置有激励电极，激励电极的外侧设置有采集电极。转子包括保护电极、耦合电极和偏心敏感电极，在转子表面最内侧和最外侧也均设置有保护电极，紧邻内环保护电极外侧设置有耦合电极，耦合电极外侧设置有偏心敏感电极。采集电极和偏心敏感电极呈正对设置，组成测量电容。本发明可减小因径向跳动而导致的测量误差。
【专利说明】
-种偏心电容式角位移传感器结构及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种角位移传感器及其使用方法，特别是关于一种在工业自动化控制 系统、仪器仪表和电子产品制造业等领域中使用的偏屯、电容式角位移传感器结构及其使用 方法。
【背景技术】
[0002] 主轴转角信息在工业自动化控制系统、仪器仪表和电子产品制造业中都是极为重 要的测量参数，角位移传感器的运用十分广泛，其经济价值十分重大，如在汽车助力转向系 统、直流和交流伺服电极控制、液压累控制、机器人等领域都需要角位移和角速度信息。角 度测量已经广泛的深入到航空航天、机械加工、民用医疗、船舶冶金等行业。随着工业化信 息化的加深，对于高精度、低功耗、集成化、低成本的角位移传感器的需求越来越广，每年对 于高精度角位移传感器的需求都W30%的增速上涨。因此开发廉价且高精度的角位移传感 器对于工业化自动化有很大的促进作用。目前，常用测量角位移和角速度的传感器包括:光 电电位器式角位移传感器、光栅式角位移传感器、磁栅式角位移传感器、微动同步器角位移 传感器、绕线电位器式角位移传感器和感应同步器角位移传感器等，上述的传感器各有优 缺点，精度较高的角位移传感器，具有结构复杂、成本高、环境要求高、运用范围窄、拓展性 较低等缺点。
[0003] 运就需要提供一种非接触、高分辨率、高精度、高可靠性和低成本的角位移传感 器。电容角位移传感器能够实现将转角信息转换成电容值的改变，最后通过相应解调电路 转化为有用电信号，其具有其它传感器不具有的优点，如：具有电容传感器可W实现非接 触、其灵敏度高、稳定性好、精度高和低功耗、结构简单、工作环境要求低等，电容式角位移 传感器成为最有前景的传感器之一。
[0004] 电容式角位移传感器稳定性较高、可W用于非接触式测量、动态响应好、适应恶劣 环境等，已被越来越多的人认为是最有发展前途的传感器，但是现有的商用电容式角位移 传感器具有成本高、加工复杂、测量电路复杂，影响了电容式角位移传感器的发展。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种偏屯、电容式角位移传感器结构及其使用 方法，其减小因径向跳动而导致的测量误差，具有测量精度高、成本低、抗干扰和抗污染能 力强。
[0006] 为实现上述目的，本发明采取W下技术方案:一种偏屯、电容式角位移传感器结构， 其特征在于它包括解调电路和敏感结构，所述解调电路产生正弦激励信号作用于所述敏感 结构，由所述敏感结构将电容变化信息返回至所述解调电路进而获得转角信息;所述敏感 结构包括定子和转子，所述定子和所述转子同轴平行设置，在所述定子表面设置有保护电 极、激励电极和采集电极;在所述定子表面最内侧和最外侧均设置有圆环状的所述保护电 极，紧邻内环所述保护电极的外侧设置有圆环状的所述激励电极，所述激励电极的外侧设 置有圆环状的所述采集电极;所述转子包括保护电极、禪合电极和偏屯、敏感电极，在所述转 子表面最内侧和最外侧也均设置有圆环状的所述保护电极，紧邻内环所述保护电极外侧设 置有圆环状的所述禪合电极，所述禪合电极外侧设置有圆环状的所述偏屯、敏感电极，所述 禪合电极和所述偏屯、敏感电极部分相连;所述采集电极和所述偏屯、敏感电极呈正对设置， 组成测量电容。
[0007] 优选地，所述定子表面设置有8个内外均匀分布的扇形采集电极，4个扇形采集电 极形成一个圆环，共构成两个圆环;按直角坐标系分为四个扇形象限区，第一扇形象限外环 设置为第一采集电极，内环设置为第二采集电极;第二扇形象限外环设置为第屯采集电极， 内环设置为第八采集电极;第=扇形象限外环设置为第=采集电极，内环设置为第四采集 电极;第四扇形象限外环设置为第五采集电极，内环设置为第六采集电极。
[0008] 优选地，所述第一采集电极与所述第四采集电极连接构成一个电极，并与所述偏 屯、敏感电极组成第一电容;所述第二采集电极与所述第=采集电极连接构成一个电极，并 与所述偏屯、敏感电极组成第二电容;所述第五采集电极与所述第八采集电极连接构成一个 电极，并与所述偏屯、敏感电极组成第=电容;所述第六采集电极与所述第屯采集电极连接 构成一个电极，并与所述偏屯、敏感电极组成第四电容。
[0009] 优选地，所述激励电极与所述禪合电极呈正对设置，组成禪合电容。
[0010] 优选地，所述定子和所述转子均采用印制电路板，所述定子采用四层板，其中第一 层为敏感结构层，第二层为地，第=层为连线，第四层为元件;所述转子采用两层板，第一层 为敏感结构层，第二层为地。
[0011] 优选地，所述解调电路包括旋变解调忍片、差分放大模块、低通滤波器、激励驱动 模块、C-V转换模块、同相放大模块、反相放大模块和系统误差校正模块;所述旋变解调忍片 产生两组正弦激励信号均经所述差分放大模块进行放大后，由所述低通滤波器滤除低频信 号，然后通过所述激励驱动模块作用于所述定子的所述激励电极;所述转子在主轴的带动 下转动，使得所述偏屯、敏感电极和所述采集电极正对面积发生改变，进而获得4路电量变化 信号，4路电量变化信号分别通过所述C-V转换模块转换为4路电压信号，4路电压信号均经 所述差分放大模块放大后，其中两路电压信号进行所述同相放大模块放大，另外两路电压 信号进行所述反相放大模块放大，最后均通过所述低通滤波器滤除低通信号后，传输至所 述旋变解调忍片，所述旋变解调忍片将信号传输至所述系统误差校正模块进行误差校正， 然后再传输至所述旋变解调忍片。
[001^ 优选地，所述偏屯、敏感电极圆环的内半径为ri，外半径为n，并且n= (ri+n)今2; 所述偏屯、敏感电极的圆屯、与所述转子圆屯、的距离为d，所述转子和所述定子的内半径均为 T4，所述转子和所述定子的外半径均为rs，并且r日=(r4+rs)今2，T3 = rs。
[OOU]优选地，所述偏屯、敏感电极圆环的内半径为Ri =化ICOS(目）；所述偏屯、敏感电极圆 环的外半径为R2 =化2COS(目）；所述采集电极的内环和外环的分割圆的半径为Rst=^scos (白）。
[0014] -种偏屯、电容式角位移传感器的使用方法，其特征在于它的具体步骤如下：1)设 置一解调电路和敏感结构，解调电路产生两组正弦激励信号作用于敏感结构，转子在主轴 的带动下转动，第一采集电极与第四采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极组成 第一电容;第二采集电极与第=采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极组成第二 电容;第五采集电极与第八采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极组成第=电容； 第六采集电极与第屯采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极组成第四电容;2)第 一电容随转子转动的有效面巧为：
[0015]
[0016] 其中，A表示测量电容正对面积的常值分量，B表示振幅，0表示转子转过的角度，Xi (0)远小于Bs in (0 )，忽略Xi (0);第二电容随转子转动的有效面积为：
[0017]
[001引其中，X2(目)远小于Bsin(目），忽略枯（目）；第S电容随转子转动的有效面积为：
[0019]
[0020]
[0021]
[0022] ，其中，X4(目)远小于Bcos(目），忽略X4(目）；3)第一电容获得的电量为：
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027] 4)C-V转换模块将四个电容上的电荷信号放大，并转化为电压信号输出：
[00巧]Ui = Usin(wt)*(A+Bsin(目）），U2 = Usin(wt)*(A_Bsin(目）），
[0029] Us = Usin(Wt)*(A+Bcos(目）），U4 = Usin(Wt)*(A-Bcos(目））；
[0030] 5)将获得的四路电压信号输入差分放大模块，可获得两路类似于电感变压器的正 交旋变信号：Usin = A*d*Rc*sin(目）sin(wt) = Usin(Wt)Sin(目），Uc〇s=A*d*化*cos(目）sin(wt) = Usin(Wt)COS(目）；6)信号Usin和Ugds均通过反相放大模块分别得到信号U-sin、U-GDs;将信号 Usin和Ucos均通过同相放大模块；U-Sin = -Usin(Wt)Sin(目），U-c〇s = -Usin(wt)cos(目）；7)将 1]31。、1]。。3、1]-31。、1]-。。3均传输至低通滤波器，滤除低频信号后，传输至旋变解调忍片;8)旋变解 调忍片的SIN引脚接收Usin的信号，涼^引脚接收U-Sin的信号，COS引脚接收Ucds的信号， 引脚接收U-CDS的信号;9)对四组信号均进行误差校正，得到精确的转角信息。
[0031] 本发明由于采取W上技术方案，其具有W下优点：1、本发明采用偏屯、电容式角位 移传感器，对加工误差和安装的偏屯、误差有很好的抑制作用。2、本发明采用偏屯、电容式角 位移传感器，采集电极差分输出，提高旋转角度的敏感能力。3、本发明采用电感式旋变器的 解调忍片，互换性更好，便于推广和互换。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明的原理示意图；
[0033] 图2是本发明的敏感结构的示意图；
[0034] 图3是本发明的定子结构示意图；
[0035] 图4是本发明的转子结构示意图；
[0036] 图5是本发明解调电路的等效电路示意图；
[0037] 图6是本发明的敏感结构俯视结构示意图；
[0038] 图7是本发明的理论SIN信号输出波形和简化输出波形示意图；
[0039] 图8是本发明的理论COS信号输出波形和简化输出波形示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0041] 如图1~图4所示，本发明提供一种偏屯、电容式角位移传感器结构，其包括解调电 路1和敏感结构2,解调电路1产生正弦激励信号作用于敏感结构2,由敏感结构2将电容变化 信息返回至解调电路1进而获得转角信息。敏感结构2包括定子3和转子4,定子3和转子4同 轴平行设置，在定子3表面设置有保护电极5、激励电极6和采集电极;在定子3表面最内侧和 最外侧均设置有圆环状的保护电极5,用于消除平板电容的边缘效应，紧邻内环保护电极5 的外侧设置有圆环状的激励电极6,激励电极6的外侧设置有圆环状的采集电极。转子4包括 保护电极5、禪合电极7和偏屯、敏感电极8;在转子4表面最内侧和最外侧也均设置有圆环状 的保护电极5,紧邻内环保护电极5外侧设置有圆环状的禪合电极7,禪合电极7外侧设置有 圆环状的偏屯、敏感电极8,禪合电极7和偏屯、敏感电极8部分相连。采集电极和偏屯、敏感电极 8呈正对设置，组成测量电容，用于将转角信息转换为电容变化。
[0042] 上述实施例中，定子3表面设置有8个内外均匀分布的扇形采集电极，4个扇形采集 电极形成一个圆环，共构成两个圆环。按直角坐标系分为四个扇形象限区，第一扇形象限外 环设置为第一采集电极9，内环设置为第二采集电极10;第二扇形象限外环设置为第屯采集 电极11，内环设置为第八采集电极12;第=扇形象限外环设置为第=采集电极13,内环设置 为第四采集电极14;第四扇形象限外环设置为第五采集电极15,内环设置为第六采集电极 16。第一采集电极9与第四采集电极14连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极8组成第一电 容Cl;第二采集电极10与第=采集电极13连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极8组成第二 电容C2;第五采集电极15与第八采集电极12连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极8组成第 =电容C3;第六采集电极16与第屯采集电极11连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电极8组成 第四电容C4。
[0043] 上述各实施例中，激励电极6与禪合电极7呈正对设置，组成禪合电容Co。禪合电容 Co的有效正对面积不随转子4的转动而改变，禪合电容Co的电压相位与激励信号的相位相 同。
[0044] 上述各实施例中，定子3和转子4均采用印制电路板，定子3采用四层板，其中第一 层为敏感结构层，第二层为地，第=层为连线，第四层为元件。转子4采用两层板，第一层为 敏感结构层，第二层为地，能够减少其他极板和走线之间的禪合。
[0045] 上述各实施例中，如图1、图5所示，解调电路I包括旋变解调忍片17、差分放大模块 18、低通滤波器19、激励驱动模块20、C-V转换模块21、同相放大模块22、反相放大模块23和 系统误差校正模块24。旋变解调忍片17产生两组正弦激励信号均经差分放大模块18进行放 大后，由低通滤波器19滤除低频信号，然后通过激励驱动模块20作用于定子3的激励电极6。 转子4在主轴25的带动下转动，转角发生改变，使得偏屯、敏感电极8和采集电极正对面积发 生改变，将转角变化转化为电容的变化，进而获得4路电量变化信号，4路电量变化信号分别 通过C-V转换模块21转换为4路电压信号，4路电压信号均经差分放大模块18放大后，其中两 路电压信号进行同相放大模块22放大，另外两路电压信号进行反相放大模块23放大，最后 均通过低通滤波器19滤除低通信号后，传输至旋变解调忍片17,旋变解调忍片17将信号传 输至系统误差校正模块24进行误差校正，然后再传输至旋变解调忍片17,得到转角信息。
[0046] 上述各实施例中，如图6所示，偏屯、敏感电极8圆环的内半径为n，外半径为K，并且 T3 = (ri+r2)今2。偏屯、敏感电极8的圆屯、与转子4圆屯、的距离为d，转子4和定子3的内半径均 为r4,转子4和定子3的外半径均为rs，并且r日=(r4+r6)-2。为了保证在旋转过程中，转子4的 偏屯、敏感电极8始终包含且正对于定子3的采集电极，要求r3 = rs。偏屯、敏感电极8圆环的内 半径Ri =化ICOS(目）；偏屯、敏感电极8圆环的外半径R2 =化2COS(目）；定子3的采集电极内环和 外环的分隔圆半径Rst = 2;t日COS(目）。
[0047] 基于上述装置，本发明还提供一种偏屯、电容式角位移传感器的使用方法，其具体 步骤如下：
[0048] 1)设置一解调电路和敏感结构，解调电路产生两组正弦激励信号作用于敏感结 构，转子在主轴的带动下转动;第一采集电极与第四采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、 敏感电极组成第一电容Cl;第二采集电极与第=采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、敏 感电极组成第二电容C2;第五采集电极与第八采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、敏感 电极组成第=电容C3;第六采集电极与第屯采集电极连接构成一个电极，并与偏屯、敏感电 极组成第四电容C4;
[0049] 2)第一电容Cl随转子转动的有效面积为：
[(K)加 ]
(1)
[0051]其中，A表示测量电容正对面积的常值分量，B表示振幅，0表示转子转过的角度，Xi (白）远小于Bsin(目），忽略Xi(白）；
[0化2] 笛由怒。随掉子掉动的有谢而巧九，
[0化3;
[0054] 其中，X2(目）远小于Bsin(目），忽略枯（白）；
[0055]第=电容C3随转子转动的有效面积为： (2)
[0化6] (3)
[0057] 其中，X3(目)远小于Bcos(目），忽略X3(白）；
[005引第四由容C4随转子转动的有效面巧为：
[0化9;
(4)
[0060] 其中，X4(目)远小于Bcos(目），忽略X4(白）；[0061] 3)第一电容Cl获得的电量为：
[0062] 巧）
[0063]
[0064] (6)
[00 化]
[0066] 巧')：
[0067]
[006引 （8)
[0069] 4)C-V转换模块将四个电容上的电荷信号放大，并转化为电压信号输出：
[0070] Ui = Usin(wt)*(A+Bsin(目））(9)
[0071] U2 = Usin(wt)*(A-Bsin(目））(10)
[0072] U3 = Usin(wt)*(A+Bcos(目））(11)
[0073] U4=Usin(wt)*(A-Bcos(目））(12)
[0074] 5)将获得的四路电压信号输入差分放大模块，可获得两路类似于电感变压器的正 交旋变信号：
[00"75] Usin=A*d*Rc*sin(目）sin(wt) =Usin(Wt)Sin(目）(13)
[0076] Uc〇s=A*d*Rc*cos(目）sin(wt) =Usin(Wt)COS(目）（14)
[0077] 6)信号Usin和Ueos均通过反相放大模块分别得到信号U-sin、U-ws;将信号Usin和Ucos均 通过同相放大模块；
[007引 U-Sin=-Usin(Wt)Sin(目）(15)
[0079] U-COS = -Usin(Wt)COS(目）(16)
[0080] 7)将恥。、扣。3、心1。、1]-。。3均传输至低通滤波器，滤除低频信号后，传输至旋变解调 忍片；
[0081] 8)旋变解调忍片SIN引脚接收Usin的信号；亩V引脚接收U-Sin的信号；CO巧I脚接收 Ucos的信号;巧友引脚接收U-COS的信号。
[0082] 9)对四组信号均进行系统误差校正，得到精确的转角信息。
[0083] 上述实施例中，旋变解调忍片输入信号和输出信号的相位移动必须在：（N*180°- 44° )-(N*180°+44° KN为整数)范围内，旋变解调忍片输入差分峰值信号范围为:最小值为 2.3￥，典型值为3.15￥，最大值为4.0￥。
[0084] 本发明在使用时，如图7、图8所示，虚线表示理想的旋变器处理的信号，实线表示 的是本发明获得的实际信号，为获得高精度的转角信息，在解调完成后，需要对忽略的小分 量进行系统误差校正。
[0085] 上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可W 有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等 同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1. 一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:它包括解调电路和敏感结构，所述 解调电路产生正弦激励信号作用于所述敏感结构，由所述敏感结构将电容变化信息返回至 所述解调电路进而获得转角信息;所述敏感结构包括定子和转子，所述定子和所述转子同 轴平行设置，在所述定子表面设置有保护电极、激励电极和采集电极;在所述定子表面最内 侧和最外侧均设置有圆环状的所述保护电极，紧邻内环所述保护电极的外侧设置有圆环状 的所述激励电极，所述激励电极的外侧设置有圆环状的所述采集电极;所述转子包括保护 电极、耦合电极和偏心敏感电极，在所述转子表面最内侧和最外侧也均设置有圆环状的所 述保护电极，紧邻内环所述保护电极外侧设置有圆环状的所述耦合电极，所述耦合电极外 侧设置有圆环状的所述偏心敏感电极，所述耦合电极和所述偏心敏感电极部分相连;所述 采集电极和所述偏心敏感电极呈正对设置，组成测量电容。2. 如权利要求1所述的一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:所述定子表面 设置有8个内外均匀分布的扇形采集电极，4个扇形采集电极形成一个圆环，共构成两个圆 环;按直角坐标系分为四个扇形象限区，第一扇形象限外环设置为第一采集电极，内环设置 为第二采集电极;第二扇形象限外环设置为第七采集电极，内环设置为第八采集电极;第三 扇形象限外环设置为第三采集电极，内环设置为第四采集电极;第四扇形象限外环设置为 第五采集电极，内环设置为第六采集电极。3. 如权利要求1或2所述的一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:所述第一 采集电极与所述第四采集电极连接构成一个电极，并与所述偏心敏感电极组成第一电容； 所述第二采集电极与所述第三采集电极连接构成一个电极，并与所述偏心敏感电极组成第 二电容;所述第五采集电极与所述第八采集电极连接构成一个电极，并与所述偏心敏感电 极组成第三电容;所述第六采集电极与所述第七采集电极连接构成一个电极，并与所述偏 心敏感电极组成第四电容。4. 如权利要求1所述的一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:所述激励电极 与所述耦合电极呈正对设置，组成耦合电容。5. 如权利要求1-4任一项所述的一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:所述 定子和所述转子均采用印制电路板，所述定子采用四层板，其中第一层为敏感结构层，第二 层为地，第三层为连线，第四层为元件;所述转子采用两层板，第一层为敏感结构层，第二层 为地。6. 如权利要求1-4任一项所述的一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:所述 解调电路包括旋变解调芯片、差分放大模块、低通滤波器、激励驱动模块、C-V转换模块、同 相放大模块、反相放大模块和系统误差校正模块;所述旋变解调芯片产生两组正弦激励信 号均经所述差分放大模块进行放大后，由所述低通滤波器滤除低频信号，然后通过所述激 励驱动模块作用于所述定子的所述激励电极;所述转子在主轴的带动下转动，使得所述偏 心敏感电极和所述采集电极正对面积发生改变，进而获得4路电量变化信号，4路电量变化 信号分别通过所述C-V转换模块转换为4路电压信号，4路电压信号均经所述差分放大模块 放大后，其中两路电压信号进行所述同相放大模块放大，另外两路电压信号进行所述反相 放大模块放大，最后均通过所述低通滤波器滤除低通信号后，传输至所述旋变解调芯片，所 述旋变解调芯片将信号传输至所述系统误差校正模块进行误差校正，然后再传输至所述旋 变解调芯片。7.如权利要求1-4任一项所述的一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:所述 偏心敏感电极圆环的内半径为ri，外半径为?，并且r3= (ri+r2) +2;所述偏心敏感电极的圆 心与所述转子圆心的距离为d，所述转子和所述定子的内半径均为r4,所述转子和所述定子 的外半径均为Γ6,并且Γ5= 0-4+Γ6) + 2，Γ3 = Γ5。 8 .如权利要求1-4任一项所述的一种偏心电容式角位移传感器结构，其特征在于:所述 偏心敏感电极圆环的内半径为Ri = 2ricos(0);所述偏心敏感电极8圆环的外半径为R2 = 2r2C〇s(0);所述采集电极的内环和外环的分割圆的半径为RST = 2r5C〇s(0)。9.如权利要求1所述的一种偏心电容式角位移传感器的使用方法，其特征在于:它的具 体步骤如下： 1) 设置一解调电路和敏感结构，解调电路产生两组正弦激励信号作用于敏感结构，转 子在主轴的带动下转动，第一采集电极与第四采集电极连接构成一个电极，并与偏心敏感 电极组成第一电容;第二采集电极与第三采集电极连接构成一个电极，并与偏心敏感电极 组成第二电容;第五采集电极与第八采集电极连接构成一个电极，并与偏心敏感电极组成 第三电容;第六采集电极与第七采集电极连接构成一个电极，并与偏心敏感电极组成第四 电容； 2) 第一电容随转子转动的有效面积为：其中，A表示测量电容正对面积的常值分量，B表示振幅，Θ表示转子转过的角度，心(0)远 小于 Bsin(0)，忽略 ΧΚΘ); 第二电容随转子转动的有效面积为：^ -：π!Α^θλ-π ^ 其中，Χ2(θ)远小于Bsin(0)，忽略χ2(θ); 第三电容随转子转动的有效面积为：其中，Χ3(θ)远小于Bcos(0)，忽略Χ3(θ); 第四电容随转子转动的有效面积为：其中，Χ4(θ)远小于Bcos(0)，忽略Χ4(θ); 3) 第一电容获得的电量为：第二电容获得电量为：第三电容获得电量为：第四电容获得电量为：4. C-V转换模块将四个电容上的电荷信号放大，并转化为电压信号输出： Ui = Usin(wt)*(A+Bsin(9))， U2 = Usin(wt)*(A_Bsin(9))， U3 = Usin(wt)*(A+Bcos(9))， U4 = Usin(wt)*(A-Bcos(9))； 5) 将获得的四路电压信号输入差分放大模块，可获得两路类似于电感变压器的正交旋 变信号： Usin=A*d*Rc*sin(9)sin(wt) =Usin(wt)sin(9)， Ucos=A*d*Rc*cos(9)sin(wt) =Usin(wt)cos(9); 6) 信号1^和1]_均通过反相放大模块分别得到信号1]-^、1]-_;将信号1^和1]_均通过 同相放大模块； U-sin = -Usin(wt)sin(9), U-c〇s = -Usin(wt)cos(9)； 7) 将1^"、1]。。3、1]-&、1]-。。3均传输至低通滤波器，滤除低频信号后，传输至旋变解调芯片； 8) 旋变解调芯片SIN引脚接收Usin的信号，而7引脚接收U-Sin的信号，COS引脚接收1]_的 信号，_引脚接收1]-。。 8的信号； 9) 对四组信号均进行误差校正，得到精确的转角信息。
【文档编号】G01B7/30GK105953721SQ201610339806
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】张嵘, 周斌, 侯波, 宋明亮, 林志辉
【申请人】清华大学