一、整体测量系统构成

三丰 543 系列采用 容栅式绝对位移传感器（Absolute Encoder），整套系统由四部分组成：

测杆传动机构

容栅传感器极板（动栅 + 定栅）

专用检测 ASIC 芯片

LCD 显示与功能电路

它没有齿轮、没有游丝、没有指针结构，靠电场变化测量位移。

二、核心：容栅传感器的结构与原理

1. 什么是容栅？

容栅 = 电容 + 栅极

在陶瓷或玻璃基板上，光刻出大量等间距、周期性排列的金属电极。

三丰内部栅距标准：

• 常规型号：栅距 p = 0.01 mm（10 μm）

• 高精度型号：栅距 p = 0.005 mm（5 μm）

由两部分组成：

• 定栅（Stator）：固定在表壳内，不动

• 动栅（Slider）：固定在测杆滑块上，随测杆上下移动

两者平行相对、间距极小（微米级）、不接触。

2. 电容如何随位移变化？

动栅与定栅之间形成微小平板电容器：

C=dεS

• ε：介电常数

• S：极板重叠面积

• d：极板间距（固定不变）

当测杆移动：

• 动栅上下移动 → 重叠面积 S 变化

• 电容 C 随之周期性变化

芯片通过检测电容变化，就能判断移动方向与距离。

3. 多组电极构成 “周期信号"

定栅上不是一组电极，而是多组：

• A 相电极

• B 相电极

• 参考电极 / 驱动电极

动栅移动时，A、B 相电容变化会形成 相位差 90° 的正弦波信号。

芯片通过相位判断：

• 相位超前 → 正向移动

• 相位滞后 → 反向移动

这就是辨向原理。

4. 如何实现 0.001 mm 高精度？

栅距本身只有 0.01 mm，

但芯片内部会进行 高精度相位插值（内插细分）。

例如：

• 栅距 0.01 mm

• 芯片内插 10 倍

  → 分辨率达到 0.001 mm

高精度型号（如 543-561）插值更高，可到 0.0005 mm。

三、三丰 ABS 绝对位置原理（关键技术）

普通数显表是 增量式：

• 关机丢失位置

• 开机必须重新归零

三丰 543 是 绝对式容栅：

• 栅极不仅有周期栅线

• 还刻有 绝对位置编码（伪随机码 / 单圈绝对码）

工作逻辑：

开机瞬间

芯片读取编码 → 直接识别当前绝对位置

立刻显示真实位移值

不需要归零、不需要找参考点

这就是 ABS 绝对原点技术。

四、电气信号流程（完整链路）

ASIC 芯片发出高频激励信号

频率通常几百 kHz，加到定栅驱动电极。

信号通过电场耦合到动栅

动栅接收交变信号。

动栅移动 → 信号幅度 / 相位变化

变化量与位移严格对应。

芯片采集 → 放大 → 整流 → 滤波

得到平滑的周期波形。

相位检测 + 方向判断

确定移动方向与格数。

细分计算 → 数字位移值

转换成 mm 或 inch。

送 LCD 显示

同时支持：

• 清零

• 公制英制转换

• 公差判断

• SPC 数据输出

五、机械结构原理（测杆部分）

虽然是电子测量，但测杆仍有精密机械结构：

精密导柱导向

保证测杆纯直线运动，无径向晃动。

测力弹簧

提供恒定测力（约 0.5～1.5N）

保证测量力稳定。

防转结构

防止测杆旋转，避免动栅偏移。

防尘密封圈

防止油、水、粉尘进入传感器区域。