CN1038342A - 具有改进电极排列的电容型测量传感器 - Google Patents

Abstract

一种电容型测量装置，包括分别安装于第一和第 二支撑元件上的第一和第二电极陈列，支撑元件彼此 间能产生相对移动。第一电极组包括一系列分立的 第一电极，第一电极间以确定刻度波长的间距Pr均 匀隔开，第二电极组包括一系列分立的第二电极，第 二电极排列成一系列各为N个电极的电极组，N为 大于2的整数。形成每个电极组的第二电极被置于 相应的组件，以便能相应地占据分布于大于一个刻度 波长的距离的预定组位置，这样，每个组位置与一个 不同的相应的刻度波长分段位置族的相应位置相对 应，分段位置是将组分成与刻度波长相应的间隔，再 把每个间距分为N等分得到的。

Description

本发明为1987年3月26日提交的071030346号共同申请的部分连续申请。

本发明涉及测量线度和角度的位移测量装置，特别涉及电容测量装置。

许多测量线度和角度的电容测量装置已得到改进，在这些装置中，一系列分立的电容耦合电极彼此间能够发生相对位移，由此产生经处理能够提供内插（interpolation）测量数据的电信号。这些装置的实例包括申请人本人在美国专利No.4420754（′754专利）中公开的已有装置和在美国专利No.4586260（Baxter等人）中公开的装置以及美国专利No.4654524（kita）中公开的装置。

各种相关因素影响这些测量装置的分辨率和精度，包括电极的尺寸和间距以及测量元件的几何结构和对正的精度。作为信号噪音的函数的数据内插等级和精度也是很重要的。信号噪音包括电极间的附加耦合引起的噪声和电信号处理的混杂噪音。

如果不显著地增加制造的成本和复杂性以及引入非线性灵敏度或所需的高质量信号处理，则使得电容测量装置的分辨率显著改进是不可能的。例如，前述的申请人在′754专利中公开的传感器中，分辨率基本上由刻度波长（即对一个给定信号相位，电容函数重复出现的距离，它与刻度电极的间距相对应的）和内插等级决定的。刻度波长越短，达到一个给定分辨率所需要的内插等级越低。反之，为实现同样的分辨率，增加内插等级，则允许更长的刻度波长。

然而，在申请人′754专利中公开的传感器上，与发射信号的相位数目相对应的多个发射器电极被置于一个刻度波长之间，因此，发射器电极必须具有比刻度电极小得多的间距。所以，刻度波长的显著减少要受到显著减少相应的发射器电极的宽度和间距的能力的限制，并且需要将相对简单和便宜的制造技术（例如印刷电路技术）改变成复杂而昂贵的技术（例如薄膜气相淀积技术）。相似地，增加内插精度，需要电路更复杂和昂贵，并且在便携的手持测量装置（例如，测径器）中采用低电压***的条件下，增加内插等级尤其重要。

作为另一个例子，在前面提到的Baxter等人的***中，发射器电极沿纵向分成空间正交的X组和Y组电极。双相位高频激励信号分别交替施加于发射器电极的元件上，产生了X和Y拾取信号，这表示将信号从滑动元件相应的X和Y组电容耦合到相临的接收器电极上。然而，发射器电极的分组排列使Baxter等人的***游标（slider）和刻度之间间隔的非均匀性特别敏感。

作为再一个例子，前述的Kita***中，分别采用n和n+m个元件组成的两陈列产生一组输出，在相对于一组陈列元件的连续位置作图时，输出电平形成波，输出相位随两组陈列的相对位移而变化。通过测量相对于元件输出的最大可能值谱的相位变化来测量该位移。然而，这种测量技术需要对各个输出进行统计处理，以便获得每个输出的最大可能位置，这需要对有多组陈列元件的***进行大量的运算。

本发明的一个基本目的是提供一种改进的电容测量装置结构，它允许利用给定的制造技术得到较短的刻度波长。

本发明的另一个目的是提供一种改进的电容测量装置结构，其中能更简单和便宜地实现给定的刻度波长，而不必增加间隙变化灵敏度或增加完成测量所需的信号处理量或复杂性。

本发明的这些和其它目的可由一电容测量装置实现。该装置包括分别安置在相对位移的第一和第二支撑元件上并与测量轴对正的第一和第二电容耦合测量陈列，以便得到一个随支撑元件间的相对位置变化的电容特征曲线。第一测量陈列包括以定义为刻度波长的Pr为间距而均匀隔开的一系列分立的第一电极，第二测量陈列包括一系列分立的第二电极，将第二电极如此安置，以使得能够根据支撑元件的相对位置与第一测量组的不同部分进行电容耦合。第二电极的排列确定了许多各具有N个电极的电极组，其中，N为一大于2的整数，并且，其中ⅰ）每个电极组具有相同的组距Pg.Pg为刻度波长的倍数;ⅱ）形成每个电极组的第二电极在相应的组中如此排列，以使其分别占据大于一个刻度波长距离的预定组位置，每个位置代表一族相应刻度波长分段位置中的不同位置，这些分段位置是将电极组距离分成与刻度波长相应的间隔，再把每个间隔分成N等段份得到的。组电极最好分布于整个组范围内，使得该组的每个间隔中至少有一个第二电极。

根据本发明的另一方面，第二电极以间距Pt均匀隔开，组距Pg为刻度波长的整数倍，每组中的电极占据相应组位置的相同位置顺序。另一方面，第二电极间距不均匀，每组中的电极至少分成两个分组。在每一分组中的第二电极以第一间距均匀隔开，而分组之间以与第一间距不同的第二间距分开。非均匀隔开的第二电极组至少确定一个组族，族距Ps为刻度波长的整数倍，一族内各电极组中的第二电极占据的相应组位置是不同的。因此，一组内各分组的电极占据不同的相应刻度波长分段位置排列（Permutation）。

根据本发明的再一方面，N个递增的不同周期变化的信号按各组中第二电极占据的相应刻度波长位置顺序施加于该组中相应的第二电极上，耦合到第二电极上的第一电极的输出汇成一合成信号，从该信号中可得到位移数据。

作为本发明的一个结果，采用具有比刻度波长大的间距的第二电极，有可能得到相同的分辨率。这就允许或者用给定的制造技术得到较短的刻度波长，或者以更简单的方式得到一个给定刻度波长，而不必增加非线性灵敏度或者需要附加的或更复杂的信号处理。

本发明的这些和其它特性和特点将通过下述的对最佳实施例的详细说明得到描述或理解。

最佳实施例将参照附图给出描述，其中，相同的元件用相同的参考数字表示。

图1为具有一个根据本发明构成的传感器的电容型测径器的透视示意图。

图2是一个常规电容式传感器电极排列和按照本发明的传感器电极排列的比较图。

图3-7是根据本发明的各种电极排列的示意图。

图8为采用本发明的传感器的典型信号发生和处理装置的原理方框图。

图9为图8所示装置产生的各种信号的波形时序图。

参照图1，根据本发明构成的电容型线性测径器10基本上由传感器12和敏感元件40构成，传感器12包括第一线性支撑元件20和第二线性支撑元件30，第二线性支撑元件30可滑动地安装在支撑元件20上，以便沿测量轴X相对于元件20产生纵向位移。为方便起见，支撑元件20和30最好装有伸长的测径器臂（未示出），以便对物体进行线性度测量。支撑元件20和30之间的间隙最好是0.05mm的量级（0.002吋）。

彼此相对并与相应的测量轴和测量臂对正安置在相应的支撑元件上的分别由22和32表示的第一电极陈列和第二电极陈列。电极陈列22配装在支撑元件20上，它包括图中所示的一排分立的彼此电绝缘的接收器电极24，这些接收器电极具有相同的几何结构，并且根据预定的所需刻度波长，沿测量轴彼此隔开相同的间距Pr（相应的边缘之间的距离）。配置于支撑元件30上的电极陈列32包括一排分立的发射器电极34，这些发射器电极如此排列，使之能根据支撑元件20和30的相对位置与电极陈列22的不同部分进行电容耦合。电极34以预定方式相对于电极24如此排列，以便确定一个随支撑元件的相对位置变化的单值电容特性曲线，正如将在下面进一步解释的那样。

探测电极布局也安置在相应的支撑元件上，它允许在将被检测的第一和第二陈列22和32之间进行电容耦合。如图所示，探测电极布局包括一个与支撑元件20上的每个接收器电极24相连的传输电极26和一个位于支撑元件30之上与电极34相临的、与传输电极26相对的探测器电极36，以使其和与电极陈列22的特殊位置相连的特定传输电极26进行电容耦合，然后再与电极陈列32进行电容耦合。如图所示，传输电极26最好与连接的电极24排列于同一直线上，并且通过整体上形成的接触电极28与之电连接。

由于电极24和34产生的信号实质上具有正弦强度与电极宽度（沿测量方向）的关系，所以，电极24和34在测量方向的宽度Wx最好选取为接收器缂渚郟r的一半左右。如果需要，宽度Wx可以小于半个间距Pr，以便与用于实现信号处理的电子线路的灵敏度相适应。如图所示，传输电极26的尺寸最好使之相对于探测器电极具有最大的表面积，以便在电极26和36之间提供最大的信号传输。探测器电极36具有一个测量方向的宽度是很重要的，这样就可以使经过由发射器电极34的、电容耦合接收器电极24、传输电极26和探测器电极36确定的整个发射通路的信号传输实质上是相同的。因此，如图所示，探测器电极36在两个测量轴方向上充分延伸，以超出发射器电极34的系列，例如，延伸大于一个Pr的距离，这样，由发射器电极感应到接收器电极的任何电场都在探测器电极36的相应端被削弱到可以忽略的程度。另一方面，探测器电极36应比电极陈列32短得多，这样，电极36端部的电极场是均匀的，由电极陈列32的端部引起的边缘效应可以避免。此外，当探测器电极36比电极陈列32短时，探测器36的有效长度必须是发射器电极组间距Pg的整数倍（Pg将在下面定义）。

如果需要，可以将电极陈列22安置在可移动的支撑元件30上，将电极陈列32安置在支撑元件20上，从而代替图1所示的安装方式。

敏感元件40通过测量输入信号和输出信号之间的相位关系来检测传感器12的第一电极陈列与第二电极陈列22和32之间的电容耦合，并将上述关系信息转换成指示两个支撑元件20和30之间相关的测量方向上的位移。按照本发明，N是一个大于2的整数，由信号发生器50产生的N个不同周期变化的信号，按照下面将详细叙述的预定顺序施加在相应的发射器电极组之上。由探测器电极36产生的结果输出信号馈给信号处理器60，在此，这些信号以常规方式与参考信号进行比较，从而得到测量数据。正如下面将详细叙述的那样，信号发生器50是一个多相信号发生器，它能产生N个具有相同幅度和频率的周期信号，但是彼此之间相位增加360/N度。信号处理器60测量由探测电极36得到的传感器输出信号的最终相移。

再看发射器电极34的设置，分立的发射器电极的测量方向的宽度可以通过安排这些电极使其相对于刻度波长而显著增大，即，确定一系列电极组，每个电极组具有N个电极34和相同的组间距Pg（Pg定义为相邻组的端电极边缘之间的距离），Pg是刻度波长的倍数倍。在每个电极组中，电极34相应占据N组的位置，这些位置以相隔大于一个刻度波长的距离分布着。每个位置相应于相应波长分段位置族的不同相应位置，这些分段位置是将一个电极组距离分成与刻度波长相应的间隔，并将每个间隔分成N等份得到的。组电极分布于该组整个测量方向宽度上，从而使得在该组的每个间隔上至少有一个电极34。

为了帮助理解本发明的这个方面，在图2中示出了用于前述申请人在′754专利中公开的常规传感器和用于本发明的传感器相应电极排列的重叠关系，这两个传感器均带有一个产生8个递增的不同的输出信号顺序的信号发生器50。如图所示，常规传感器的发射器电极34a与相应的接收器电极24的间距Pt等于1/8刻度波长（接收器电极间距Pr）。信号发生器50产生的8个输出信号分别以重复递增的数列（1-2-3-4-5-6-7-8）与发射器电极34a相连接，如图所示，这样就确定了电极34a的许多相同的组35a，这些电极分别与顺序信号发生器的不同输出信号相连。每一组35a的电极34a分布在与信号刻度波长相应的距离上，（信号刻度波长即接收器电极间距Pr）。

与此相反，根据本发明的发射器电极34b与相应的接收器电极24之间的间距Pt＝5/8Pr，于是，8个发射器电极34b的一个组35b的最终组间Pg等于5个刻度波长（Pg＝5Pr）。进一步说，在将组分成5个刻度波长间隔、并且将每个刻度波长间隔分成8个分段的基础上，可以看出，对于每一个电极组35b，发射器电极34b占据该组内的这样的位置，以使得在该组的每个刻度波长间隔内至少配置一个发射器电极34b，每组电极位置与不同的刻度波长分段的相应位置相对应。采用一序数数列来识别相应的刻度波长分段位置。在刻度元件20和30中发射器电极34b实质上和前面提到的申请人的′754专利中公开的常规发射器电极的配置是相同的。唯一的显著区别是，为得到和申请人的′754专利实施例中相同的电容特性，接收器电极信号必须在多个刻度波长的范围内积分。然而，本发明允许采用宽得多的发射电极间距而得到相同的结果，因而也允许采用比刻度波长宽得多的发射器电极。

将被理解的是，对于一个信号发生器输出信号的供定数N，存在n个发射器电极间距，这些间距允许N个电极均匀分布于多个刻度波长范围内的如前所述的不同的相应刻度波长分段位置上。图3示出N＝8的测量***中另一个这样的缂帕小Ｔ谕?的排列中，发射器电极间距Pt＝3/8Pr，每组中的相应发射器电极34具有顺序为1-4-7-2-5-8-3-6的相应刻度波长分段位置。其它可能的排列包括Pt＝7/8Pr，对于后述的这些排列，相应的刻度波长位置的顺序分别为1-8-7-6-5-4-3-2和1-2-3-4-5-6-7-8。

虽然发射器电极34最好是具有同样的间距Pt，组间距Pg是刻度波长的整数倍，每组的电极占据与其它各组同样的顺序的相应刻度波长分段位置，但是在前述的实施例中，并不需要发射器电极具有相同的位置。图4示出一个N＝6的电极排列，其中，将每组中的发射器电极排列成两个分组。如图所示，组间距Pg＝3Pr，每个分组中的电极之间彼此按第一间距Pt₁＝2/6Pr均匀隔开，分组之间大于第一间距Pt₁的第二间距Pt₂均匀隔开（Pt₂＝9/6Pr）。图4所示的实施例的每组中电极34的排列仍可以使得在该组的每个刻度波长间隔中至少有一个电极，每组位置构成不同的相应刻度波长分段位置，这与其各组中电极以相同的间距隔开的上述实施例相似。

再有，如图5-7所示的实施例中，具有非均匀隔开的发射器电极，这些电极最好是如此排列，以使其至少一个电极组族具有等于刻度波长的整数倍的族距Ps。如图所示，一个族内每个电极组以及每个组的分组中的发射器电极34所处的相应刻度波长分段位置顺序是不同的，从而使该族中的所有信号相位具有相同的传输特性。参照图5，图5示出N＝6的第一个可选取的排列，电极组确定了包括三个组，并且有族间距Ps＝7Pr的一个族。每组包括各有三个电极的两个分组，正如图4的实施例所示。与图4的实施例中的电极一样，每个分组中的电极彼此隔开相同的间距Pt₁＝2/6Pr，但在分组之间具有较小的间距Pt₂＝7/6Pr，组间距Pg＝14/6Pr。如图所示，在整个族中，每个分组的相应刻度波长分段位置的顺序是不同的，这些顺序分别是：1-3-5，2-4-6，3-5-1，4-6-2，5-1-3，6-2-4。因此，在整个组族覆盖的距离内的所有信号的相位是相同的，所有的信号相位经历了相同的一组电容边缘效应和邻电极电容的条件，从而降低了内插误差。

图6的实施例和图5相似，不同的是：Ps＝13Pr，Pg＝26/6Pr，Pt₁＝4/6Pr和Pt₂＝13/6Pr。在图7的实施例中，每组包括各有两个电极的分组。在每个分组中，电极的间距为Pr₁＝13/6Pr，分组间距Pt₂＝7/6Pr，组间距Pg＝21/6Pr。这些电极组确定了一个有两组的族，族间距为Ps＝7Pr。

将被进一步理解的是，为了获得在以电容耦合关系配置的相应的发射器电极和接收器电极之间的电容传输功能而采用的分离信号的选择数目N是受到所需的精度和得到的敏感仪器的复杂程度的影响。内插误差随N值增大而减小。然而，N值越大，所需的信号产生和处理电路越昂贵，传感器和信号发生电路之间所需的连接数日越多，增加了误差来源。

在图8和图9中，将描述用于检测传感器10的电极陈列22和32之间的耦合电容的敏感元件40的一个典型实施例。

信号发生器50包括用于产生频率为f₀的连续方波高频（HF）信号100的振器52，用于将振荡器的输出信号100分为三个相应的低频信号150的分频器54，用于将信号130转换成8个控制信号200-1至200-8的相位转换器56，（这些连续发生的控制信号具有相同的脉冲宽度和重复速率以及相互间的45°相移），和用于调制带有8个信号200-1至200-8的振荡器输出信号100的调制器58，以便产生如图9所示的8个相移激励信号202-1至202-8。将被理解的是，输出信号100的调制最好由响应脉冲信号200的反相（180°相移）信号来完成，这使得每个激励信号202都是频率为f₀的连续输出信号，但这些信号按照与之相连的脉冲信号200具有相对的反相部分。调制器58包括一系列异一或门，每个门具有一个与信号200中的一个信号相连的输入端和与高频信号100相连的其它输入端，当信号200对于一个门来说是高电平时，该门输出的信号202是非反相信号100。当信号200对于一个门来说是低电平时，该门输出的信号是非反相信号100。为清楚起见，仅示出信号200的包路线。激动信号202-1至202-8按上述方式依次连接到传感器12的发射器电极34组之上。

信号处理器60包括：用于放大由传感器12的探测器电极36产生的合成高频调制方波信号输出的放大器62，由振荡器52的输出100控制的同步解调器64，（它用于解调放大器62产生的放大传感器信号204，以便形成如图所示的合成方波包路线输出信号206），用于消除解调输出信号206中的谐波，使之只保留基本成分并因此产生如图所示的实质上为正弦的信号208的滤波器66，用于当信号208在预定方向上越零时产生一个控制信号210的越零探测器，记录振荡器输出信号100的计数器70，（该计算器是在与计数器的启动/复位输入相连的控制单元80产生的参考控制信号300和与计数器的停止输入相连的越零探测器68产生的控制信号210的控制下计数的），用于将计数器70的计数输出212转换成为数字变化量的数据处理器72，和显示数据处理器90的输出的显示器74。由控制单元80产生的参考控制信号300是与相应的控制信号200中的一个信号（例如200-1）的发生同步产生的，并与分频器54产生的控制信号150相应。数据处理器72的工作是以常规方式，通过另一个控制信号400来控制的，由控制单元80产生的控制信号400是与控制信号200-1至200-8的整个周期的产生同步的。

正如本领域普通技术人员所知道的，传感器12的输出（输出信号206）在形式上与申请人的′754专利中公开的传感器输出相似，它反映了在测量方向上的电容特征分布。这种分布是指在由发射器电极34，接收器电极24、连接电极28、传输电极26和控制电极36所确定的信号通路上的分布。然而，传感器12的输出是在多个刻度波长范围内得到的平均信号，而不是在一个刻度波长的长度内得到的。滤波后的传感器输出信号相对于产生输出信号的输入信号的时序的相移θ仍与传感器支撑元件间的相对位移成线性关系（在一个刻度波长的位移范围内），即θ＝dx/Pr（360°），dx为测量距离。如上所述可以清楚地看出，与信号200中的一个信号的产生同时出现的计数器70的计数启始和5已处理的传感器输出信号208越零同时出现的计算器的计数停止之间的时间，反映了被测量的相移。并且极容易地转换成反映测量距离dx的数据。

由于传感器12的输出和申请人的′754专利公开的传感器的输出具有相同的形式，示于′754专利的附图9和附图14-16中的被改进的用于滤除传感器输出中的谐波的信号处理电路最好用在信号发生器50和信号处理器60中。申请人在′754专利中公开的上述电路电所作为参考被引入到本申请中。

上述的连续信号处理电路的可被选择的另一种电路，它采用了由信号202的选对而产生的输出的双变率积分（dual-yamp    integyation），这种电路公开于申请人在和本申请同时申请的名称为“用于位置绝对测量的电容型测量装置”的共同申请中，该共同申请也由此引入，作为参考。

上述的最佳实施例仅仅对本发明作了例举性说明，在本发明的原则和范围内可进行多种改进。特别是，虽然本发明已描述了在便携的手持式线性测径器方面的实施方法，但对于本领域的普通技术人员来说，本发明并不限于这些测量装置，而是可以适用于各种线度或角度的测量，包括大型测量仪器，如三维座标测量***和数控精加工机器。

Claims (10)

1、电容型测量装置，包括：

第一和第二支撑元件，所述支撑元件彼此之间能够相对移动，至少一个所述支撑元件能相对于测量轴移动；

分别安装于所述第一和第二支撑元件上的第一和第二电极陈列，它们与所述测量轴对正，以便得到由所述支撑元件间的相对位置变化产生的电容特性曲线；

所述第一电极陈列包括一系列分立的第一电极，这些电极以确定刻度波长的间距pr均匀隔开；

所述第二电极陈列，包括一系列分立的第二电极，这些电极如此配置，使之能够根据所述支撑元件的相对位置与所述第一电极陈列的不同部分电容进行电容耦合；和

所述第二电极如此排列，以便确定一系列以组间距pg隔开的测量元件组，其中每个电极组有N个测量元件，N是大于2的整数，形成每个所述电极组的第二电极被置于相应组中，使之占据分布于大于一个刻度波长距离的预定组位置，每个位置与一个不同的相应刻度波长分段组的相应位置相对应，刻度波长分段是把组间距分成与刻度波长相应的间距，再把每个间隔分成N等份而得到的；

信号发生器装置，它将至少一个包括N个周期激励信号的合成信号施加于所述每个电极组的第二电极上，从而使所述激励信号能相应地按照每组中缂季莸南嘤潭炔ǔし侄挝恢盟承蚴┘佑诿孔橹杏氲诙缂南喽杂Φ囊桓龅缂希缓?

探测器装置，它包括检测与所述的至少一个合成激励信号响应时，将第一电极电容耦合到所述第二电极陈列产生的输出信号的探测器电极装置，以便得到一个反映检测的第一电极输出信号总额的输出信号；和

信号处理装置，它用于从所述探测器电极装置输出信号得到测量数据。

2、如权利要求1所述的测量装置，其中所述信号发生器装置包括用于产生N个连续的不同的激励信号的装置。

3、如权利要求1所述的测量装置，其中，所述信号发生器装置包括用于产生N个连续的不同的所述激励信号的合成信号的装置。

4、如权利要求1所述的测量装置，其中，所述第二电极以间距Pt均匀隔开，所述组间距Pg是刻度波长的整数倍;并且每个组间隔中至少存在一个第二电极。

5、如权利要求1所述的测量装置，其中，每个所述第二电极组中的第二电极至少分成两个分组，每个所述分组中的第二电极以第一间距均匀隔开，所述分组以不同于第一间距的第二间距均匀隔开。

6、如权利要求5所述的测量装置，其中，许多所述第二电极许确定一个具有族间距Ps的组族，间距Ps是刻度波长的整数倍，对于一族内的每个组和该族内该组的每个分组，第二电极占据的相应刻度波长分段位置顺序是不同的。

7、如权利要求1所述的测量装置，其中，所述信号发生器装置产生N个彼此间相移连续递递360/N度的信号。

8、如权利要求5所述的测量装置，其中，所述信号处理装置包括用于滤除所述探测器电极装置输出信号中的谐波，以便得到实质上为正弦测量信号的装置，和用于测量所述测量信号相对于所述激励信号之一的相位，以便得到测量数据的装置。

9、电容型测量装置，包括：

第一和第二支撑元件，所述支撑元件彼此间能够相对移动，至少一个所述支撑元件能相对测量轴移动;

分别安装于所述第一和第二支撑元件上的第一和第二电极陈列，它们和所述测量轴对正，以便得到根据所述支撑元件间的相对位置变化的电容特性曲线。

所述第一电极陈列包括一系列分立的第一电极，这些电极以确定一个刻度波长的间距Pr均匀隔开;

所述第二电极陈列包括一系列分立的第二电极，这些电极如此配置，使之能够根据所述支撑元件的相对位置与所述第一电极组的不同部分进行电容耦合;和

所述第二电极如此排列，以便确定许多以组间隔Pg隔开的测量元件组，其中每个电极组有N个测量元件，N为大于2的整数，形成每个所述电极组的第二电极被置于相应组中，使之相应地占据分布于大于一个刻度波长的距离的预定组位置，每个位置与不同的相应刻度波长分段组的相应位置相对应，刻度波长分段是把组间距分成与刻度波长相应的间隔，再把每个间距分成N等份得到的;和

每个所述第二电极组的第二电极进一步分成至少两个分组，每个所述分组中的第二电极以第一间距隔开，所述分组以不同于所述第一间距的第二间距均匀隔开。

10、如权利要求9所述的测量装置，其中，许多所述第二电极组确定一个具有族间距为Ps的组族，间距Ps是刻度波长的整数倍，在一族内的每个组和该族内该组的每个分组之中，第二电极占据的相应刻度波长分段位置顺序是不同的。

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