本发明涉及直线位移测量，具体为一种电容式时栅直线位移传感器。
背景技术：
1、随着电子电路及信息技术的发展，相关的应用逐渐得到推广普及。当前，在测量检测领域存在有时栅直线位移传感器的应用，它基于时栅测量技术，通过时空坐标转换，实现以时钟脉冲作为直线位移测量基准，具有高精度，高分辨率和快速响应等特点，可以应用于工业自动化，机器人，航空航天，武器装备，计量检测等领域。
2、为了再进一步提高传感器的测量分辨力与测量精度，空间精密刻线对加工设备，加工环境要求极高，从而使传感器测量系统的结构更加复杂，成本增加，且抗干扰能力差，易受到工作环境干扰的影响，因此，上述技术问题需要解决。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明提出一种用于直线位移测量的时栅直线位移传感器，不用精密刻线，而是以高频时钟脉冲作为位移计量基准计算直线位移，因此结构简单，成本低，分辨率高，抗干扰能力强。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电容式时栅直线位移传感器，包括定尺和动尺，
3、动尺由发射模块组成；
4、定尺由感应模块组成；
5、当定尺和动尺发生相对运动时，发射模块和感应模块重叠面积发生变化；
6、发射模块连接四路相位相差90度的正弦波信号，感应模块输出两路感应的电信号连接到减法器放大电路，再经整形电路整形后，进行发射模块信号相位和感应模块信号相位比较；
7、两路信号的相位差由fpga内部时钟脉冲个数表示，再换算成直线位移值，直接传给上位机处理后作直线位移数据显示。
8、优选地，所述发射模块由上下等分的长方形发射电极组成，感应模块由正弦形状感应电极组成。
9、优选地，所述定尺和动尺平面正对平行，所述定尺和动尺之间留有垂直距离，定尺和动尺的起始点处于同一个位置，均为0。
10、优选地，所述动尺还包括a区的发射单元，分为a0和a1两组独立的发射片，a区相邻两片长方形发射电极间隔π/2，a1起点为0，a0的起点为0。
11、优选地，所述a1发射的信号为f1(x) = sin(x)，a0发射的信号为f0(x) = cos(x)，其中，所述x=2*π*f*t, f代表正弦波的频率，t代表时间。
12、优选地，所述定尺还包括b区的接收单元，分为b0和b1两个独立的接收片，b区相邻两片间隔为0，b0起点为π/2，b1的起点为0。
13、优选地，所述b0区接收a0区信号，所述b1区接收a1区信号。
14、优选地，所述a0区单数电极标注为s4，a0区双数电极标注为s3，所述a1区单数电极标注为s1，所述a1区双数电极标注为s2，s4电极发射信号为f1(x) = sin(x+π/2)，s1电极发射信号为f2(x)=sin(x+π)，s3电极发射信号为f3(x)=sin(x+3π/2)，s2电极发射信号为f4(x)=sin(x)。
15、优选地，a0区单数电极重叠面积积分s4(p)=∫(2a-(a+cos(p)))dp，双数电极重叠面积积分s3(p)=∫(2a-(a-cos(p)))dp，a1区单数电极重叠面积积分s1(p)=∫(2a-(a-sin(p)))dp，双数电极重叠面积积分s2(p)=∫(2a-(a+sin(p)))dp，合成的信号为f1(x)*s4(p)+f3(x)*s3(p)-[f2(x)*s1(p)+f4(x)*s2(p)]= 2sin(x+p)，其中，a代表正弦图案的垂直高度，计算得到相位差p值，p=（y/8mm）*（2*π），换算得到直线位移值y。
16、与现有技术相比，本发明提供了一种电容式时栅直线位移传感器，具备以下有益效果：本传感器可与其他类型的高精度传感器进行精度对比，不用精密刻线，而是以高频时钟脉冲作为位移计量基准计算直线位移，因此结构简单，成本低，分辨率高，抗干扰能力强，易于产品化的优点。
1.一种电容式时栅直线位移传感器，包括定尺和动尺，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述发射模块由上下等分的长方形发射电极组成，感应模块由正弦形状感应电极组成。
3.根据权利要求1所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述定尺和动尺平面正对平行，所述定尺和动尺之间留有垂直距离，定尺和动尺的起始点处于同一个位置，均为0。
4.根据权利要求2所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述动尺还包括a区的发射单元，分为a0和a1两组独立的发射片，a区相邻两片长方形发射电极间隔π/2，a1起点为0，a0的起点为0。
5.根据权利要求4所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述a1发射的信号为f1(x)=sin(x)，a0发射的信号为f0(x)=cos(x)，其中，所述x=2*π*f*t, f代表正弦波的频率，t代表时间。
6.根据权利要求1所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述定尺还包括b区的接收单元，分为b0和b1两个独立的接收片，b区相邻两片间隔为0，b0起点为π/2，b1的起点为0。
7.根据权利要求6所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述b0区接收a0区信号，所述b1区接收a1区信号。
8.根据权利要求4所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述a0区单数电极标注为s4，a0区双数电极标注为s3，所述a1区单数电极标注为s1，所述a1区双数电极标注为s2，s4电极发射信号为f1(x)=sin(x+π/2)，s1电极发射信号为f2(x)=sin(x+π)，s3电极发射信号为f3(x)=sin(x+3π/2)，s2电极发射信号为f4(x)=sin(x)。
9.根据权利要求8所述的一种电容式时栅直线位移传感器，其特征在于：所述a0区单数电极重叠面积积分s4(p)=∫(2a -(a+cos(p)))dp，双数电极重叠面积积分s3(p)=∫(2a-(a-cos(p)))dp，a1区单数电极重叠面积积分s1(p)=∫(2a -(a-sin(p)))dp，双数电极重叠面积积分s2(p)=∫(2a-(a+sin(p)))dp，合成的信号为f1(x)*s4(p)+f3(x)*s3(p)-[f2(x)*s1(p)+f4(x)*s2(p)]= 2sin(x+p)，其中，a代表正弦图案的垂直高度，为计算得到相位差p值，p=（y/8mm）*（2*π），换算得到直线位移值y。
