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首页> 外文期刊>Journal of Micromechanics and Microengineering >A micromachined capacitive incremental position sensor: part 1. Analysis and simulations
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A micromachined capacitive incremental position sensor: part 1. Analysis and simulations

机译：微机械电容式增量位置传感器：第1部分。分析和仿真

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Part 1 of this two-part paper describes the analysis and 2D finite element (FE) simulations for a capacitive incremental position sensor for nanopositioning of microactuator systems with a displacement range of 100 mu m or more. Two related concepts for a capacitive incremental position sensor are presented. In an incremental capacitance measurement mode (ICMM), the periodic change in capacitance is measured to determine the relative displacement between two periodic geometries S1 and S2 with a gap distance of similar to 1 mu m. In a constant capacitance measurement mode (CCMM), the distance between S1 and S2 is controlled to keep the capacitance between S1 and S2 constant. Analysis and 2D finite element simulations show that the signal-to-noise ratio for CCMM can be > 300x over ICMM and with less nonlinearity of the position sensor signal. This means that CCMM will perform better in accurate quadrature incremental position detection. A comparison with measurements shows that the 2D finite element simulation method is a useful tool that realistically predicts the capacitance versus displacement for different combinations of periodic geometries.
机译：这份分为两部分的文章的第1部分描述了电容增量位置传感器的分析和2D有限元（FE）仿真，该传感器用于位移范围为100μm或更大的微致动器系统的纳米定位。介绍了电容式增量位置传感器的两个相关概念。在增量电容测量模式（ICMM）中，测量电容的周期性变化，以确定两个周期性几何形状S1和S2之间的相对位移，其间隙距离近似于1μm。在恒定电容测量模式（CCMM）中，控制S1和S2之间的距离以保持S1和S2之间的电容恒定。分析和2D有限元模拟显示，CCMM的信噪比可以比ICMM高300倍，并且位置传感器信号的非线性程度较小。这意味着CCMM在精确的正交增量位置检测中将表现更好。与测量结果的比较表明，二维有限元模拟方法是一种有用的工具，可以针对周期性几何形状的不同组合实际预测电容与位移的关系。

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