Емкостной измеритель перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к электро измерительной технике, а именно к измерениям перемещений. Л1звестен емкостный измеритель перемещений, содержащий дифференциальный конденсатор и схему обработки измерительного сигнала Cl Недостатком этого измерителя является значительная погрешность измерения и узкий, по сравнению с размерами дифференциальных электродов конденсатора, диапазон измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является емкостный измеритель перемещений, содержащий генератор, детектор рав новесия, компаратор токов с указательной обмоткой, подключенной к детектору равновесия, обмоткой смещения, регулируемой обмоткой и двумя дифференцисшьными обмотками, подключенными через последовательно соединенные обмотку смещения -и регулируемую обмотку к общей точке измерителя, коммутатор, состоящий из трехпозиционных переключателей имеющий три выхода, два из которых подключены к дифференциальным обмоткам компаратора токов, емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, подключенным к генератору, экранирующим эле тродом, подключенным к общей точке измерителя, и секционированным ток вым электродом, калсдая секция кото рого подключена к одному из трехпозиционных переключателей коммутатора, а также блок управления, состоящий из последовательно включенных импульсного порогового блок счетчика и дешифратора, подключенного к управляющему входу коммутатора 21. ... Однако для этого устройства характерен недостаточно широкий диапазон измерения. Целью изобретения является расш рение диапазона измерения.. Поставленная цель достигается тем, что экранирующий электрод выполнен с одним электрически, прозра ньм окном, секционированный токовы электрод разделен на п равных секций,, ширина которых равна ширине окна экранирующего электрода, числр п секций токового электрода выбирается из неравенства п :, 3, а - вход импульсного порогового блока подключен к третьему выходу Kot Myтатора. На чертеже представлена принцип альная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 потенциальный электрод 2 дифференциального емкостного преобразователя, подключенный к генератору 1, экранирующий электрод 3 с одним эл трически прозрачным окном, секционированный токовый электрод 4 с секциями 4.1, 4.2 и 4.3, коммутатор 5, состоящий из трехпозиционных переключателей 5.1, 5.2 и 5.3 и имеющий три выхода, блок 6 управления, состоящий из последовательно соединенных импульсного порогового блока 7, счетчика 8 и дешифратора 9, компаратор 10 токов с дифференциальными обмотками 11 и 12, обмоткой 13 смещения, регулируемой обмоткой 14 и указательной обмо.ткой 15, и детектор 16 равновесия. Устройство работает следующим образqM. . Пусть .прозрачное окно экранирующего электрода 3 находится Против секций 4.1 и 4.2 токового электрода 4,. а к дисрференциальным обмоткам 11 и 12 компаратора 10 токов подКлючены, например, секции 4.2 и 4.3. При этом к входу импульсного порогового блока 7 подключена секция 4.1. Так как эта секция при принятом положении экранирующего электрода 3 открыта, через нее на вход импульсного порогового блока 7 потечет ток. Блок 7 срабатывает и подает импульс на счетчик 8, изменяя тем самым состояние коммутатора 5. При Э.ТОМ к компаратору 10 токов будут подключены секции 4.3 и 4.1, а к импульсному пороговому блоку секция 4.2. Однако секция 4.2 также открыта, поэтому импульсный порог-овый блок 7 сработает и переведет счетчик 8 и коммутатор 5 в положение , при котором к компаратору 10 токов подключены секции 4.1 и 4.2 токового электрода, а к входу импульсного порогового блока 7 - секция 4.3. Секция 4.3 полностью экра- нирована экранирующим -электродом 3, поэтому импульсный пороговый блок 7 в указанном состоянии не генерирует импульсы. Далее идет измерение перемещения на выбранной паре секций. При этом в качестве нулевого приня.то состояние, при котором одна из секций (например 4.1} полностью открыта и на данной паре секций 4.1 и 4,2 на данном поддиапазоне измерения измеряется перемещение экранирующего электрода на величину, равную ширине одной секцли. В конце выбранного поддиапазона измерения полностью открытой оказывается секция 4.2, а регулируемая обмотка 14 имеет максимальное число витков. При этом измеряемое на данном диапазоне перемещение прямо пропорционально числу витков регулируемой обмотки 14. Поэтому по состоянию коммутатора 5 и управляющего им счетчика 8 и числу витков регулируемой обмотки 14 можно однозначно отсчитать измеряемое перемещение.

На каждом подциапазоне измерения устройства можно измерять перемещение, равное ширине одной секции, а на трех поддиапазонах - перемещение, равное ширине трех секций токового электрода, для чего нужны только

трк секции токового электро;да. Поэтоj му диапазон измеряемого перемещения описываемого устройства равен суммарной ширине, секций токового электрода и вдвое превышает диапазон 5 измерения известного устройства.

ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕ-. МЕ1ДЕНИЙ, содержаищй генератор, детектор равновесия, компаратор токов с указательной обмоткой, подключенной к детектору равновесия, обмоткой смещения, регулируемой обмоткой и двумя дифференциальными обмотками, подключенными через последовательно соединенные обмотку смещения и регулируемую обмотку к общей точке измерителя, коммутатор,состоящий иэ трехпозиционных переключателей и имеющий три выхода, два из которых подклкмены к дифференциальным обмоткам компаратора токов, емкостный преобразователь перемещений с потенцигшь:ным электродом, подключенным к генератору, экранирующим электродом, подключенным к общей точке измерителям, и секционированным токовым электродом, казкдая секция которого подключена к одному из трехпозиционных переключателей коммута- . тора, а также блок управления, состоящий из последовательно включенных импульсного порогового блока, счетчика и дешифратора,подключенного К управляющему входу коилмута тора, от л ичающи и ся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, экранирующий электрод выполнен с одним электрически прозрачным окном, секцион1фованный токовый электрод разделен на п равных секций, ширина которых равна ширине окна экранирунздего электрода, число п секций токового электрода выбирается из неравенства п т 3, а вход импульсного порогового бло 00 ка подключен к третьему выходу комvi мутатора. о ел