從公式(5)可知，輸出信號u0(x，t)的電位相與容柵傳感器的位移有一一對應關系(在一個周期內是單值函數)，調相信號是一個周期信號，動柵和靜柵每相對運動一組發射極的寬度，調相信號變化一個周期。根據這個原理可以通過鑒相器鑒別調相信號的相位變化，從而推算出動柵和靜柵的相對位移。同時還可以通過可逆計數器記錄輸出信號周期變化數，實現長距離的測量。接收極上的輸出信號并不能直接送鑒相電路使用，在這之前還需要經過解調、濾波、放大和整形，形成方波，最后通過鑒相器輸出位移信息送顯示。圖4為鑒相型容柵傳感器的測量原理圖。

3 容柵旋轉編碼器的數據傳遞

容柵旋轉編碼器的核心部件是容柵集成芯片，它負責把傳感器的位置信息轉化為數字信號輸出。容柵芯片有4根引出線，分別為+1.5V、CLK、DATA和0V線。其中+1.5V和0V線為電源線和地線，CLK和DATA線為同步時鐘信號線和數據線。

CLK信號為同步時鐘信號，在一次數據傳送中，開始為54μs的高電平，表示數據即將開始傳送；接下來是兩段各有24個寬度為13μs的窄脈沖，前后兩段窄脈沖之間有110μs的高電平作為間隔；最后是75μs的高電平，以示數據傳送結束。具體波形如圖5。容柵旋轉編碼器的數據傳送是周期性的，在慢速狀態下，周期間隔為250ms，在快速狀態時，為20ms。

DATA信號為數據信號，它包含了編碼器的位移信息。在數據采集時，容柵芯片在CLK信號窄脈沖的下降沿對DATA信號進行采樣，先后采樣兩組24位數據。一組為絕對數據，另一組為相對數據。絕對數的初值只受上電影響，相對數據初值由數據清零信號控制。

三、容柵旋轉編碼器的關鍵技術

容柵編碼器有功耗低、性價比高等優點。但其工作容易受到外界的干擾，影響工作穩定性。所以在設計容柵編碼器時，需要一些特殊措施來抵抗干擾，提高穩定性。

環境對容柵編碼器的工作影響很大，特別是濕度。電容傳感器主要是通過兩極板之間的電容量變化來反映相應的被測量變化。在大濕度的情況下，會改變兩極板間的介電常數影響電容值，同時也使容柵電路的漏電流明顯增大，使容柵編碼器工作的穩定性將受到削弱。因此，建立一個良好的容柵工作小環境，使其免受外界環境的影響，對其能否可靠工作非常重要。

容柵編碼器是靠電容極板傳遞信號，因此保證極板之間的電場穩定是容柵位移信號能夠正常無誤傳遞的前提。由于容柵編碼器經常用于工業環境，其現場工作環境很差，常伴有大功率的電磁干擾，將容柵核心部件全部密封在金屬殼內，而非像一般的容柵數顯產品把靜柵暴露于環境中，這樣既有效的進行了電磁屏蔽，同時隔絕了外界水汽、油污，使編碼器能在一個相對良好的環境中工作。

容柵的動柵和靜柵的屏蔽極都要有效的接地，起隔離屏蔽和消除寄生電容的作用。實際中，動柵和靜柵相互獨立，沒有任何連線，這就需要通過外界搭橋，一般情況下，編碼器的外殼就起這樣的作用。動柵上集成的容柵芯片的正極通常和動柵屏蔽極相連，這就有可能由于后續電路接地引起電池短路。因此在進行電路設計時，必須考慮這個特點，在設計上采取針對性措施，對電路進行隔離，來解決因后續電路接地帶來的電池短路問題。

容柵編碼器是一種準絕對式傳感器。在平時全靠內部電池維持其正常工作，因此，電池問題不容忽視。經過實際操作證明在電池電壓降低時，將產生許多不可預料的情況。采用超級電容和電池并聯工作，可以有效的降低電池的功耗，延長容柵編碼器的工作時間。同時，通過設計電路實測電池電壓報警，盡量避免由于電池電量不足影響編碼器正常工作。

除了以上幾點，還需要其他的一些軟件和硬件上的輔助措施，才能保證容柵編碼器正常穩定的工作。

四、容柵旋轉編碼器的應用

容柵旋轉編碼器具有測量分辨率高、量程大，可以應用于大位移(角位移)測量。表1列出了不同節距數時，容柵旋轉編碼器的分辨率可達到的精度和測量量程。