Емкостной преобразователь перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного преобразования линейных перемещений в пропорциональный электрический сигнал. Известны емкостные преобразователи перемещений, основанные на зависимости емкости конденсатора от площади пере1фы тия пластин подвижного и неподвижного электродов Г 1 1 . Однако эти преобразователи имеют низкую точность из-за чувствительности к воздействию внешних факторов, а также из-за самопроизвольного дрейфа их параметров.. Наиболее близким техническим решением к изобретению является емкостный преобразователь перемещений, содержащий основную и две дополнительные пары относительно подвижных электродов, один из электродов основной йары смешен относительно электрода первой дополнительной пары на из&естное расстояние в направлении рабочего переметцения и имеет одинаковь е с ним размеры в ншг равлении, перпендикулярном к этому пере мещению. Подвижные электроды основной и дополнительных пар связаны с объектом измерения с помощью рычагов, име .щих неодинаковое соотнощение плеч, что обуславливает различную чувствительност основной и дополнительных пар электродо к измеряемому перемещению. Известный преббразователь, реализукший тестовый метод измерения, позволяет расширить диапазон измеряемых перемещений и исключить влияние дестабилизирующих факторов к Bp«vjeHHoro дрейфа параметров устройства на точность измерений Csj . Однако наличие в преобразователе рычагов, соединякищх подвижные электроды с объектом измерения, усложняет кон.струкдию. Целью изобретения является упрощение конструкции преобразователя при свхраненин точности измерения, т.е. при сохране НИИ тестового метода измерения. Поставленная цель достигается тем, что в емкостнвм преофазователе перемещений, содержащем основную и две допол нитепьные пары относительно подвижных электродов, один из электродов основной пары смещен относительно Ьлекгрода первой дополнительной пары на известно расстояние в направлении рабочего перем щения и имеет одинаковые с ннм размер в нопревлении, перпендик шярном к атом перемещению, один из ааектродов второй допотгательной пары имеет размер в направлении, перпендикулярном к рабочему перемещению, в К раз отличный от соответствующего размера электрода основной пары и одинаковую с ним начальную площадь, а соответствующие электроды трех пар жестко связанъ между :собой.. - На чертеже предетавлена коне труктивная схема емкостного преобразователя перемещений. Емкостный преобразователь перемещений содержит три пары электродов. Неподвижные электроды вс.ех трех пар представлены, в виде одного ойдего неподвижного электрода 1. Подвижный электрод 2 основной пары сметцен относительно подвижного электрода 3 первой дополнительной пары на известное расстояние Х.,, Подвижный электрод 4 второй дополнительной пары имеет размер Ь в направлении, перпендикулярном рабочему перемещению, а К раз отличный от соогветствую1Йего размера ft основного электрода 2 и lij первого дополнительного электрода 3, причем . .Соединительная изоляционная пластина 5 жестко связывает между собой все подвижные электрода ,2 - 4. . Преобразователь работает спедукяцим образом. Измеряемое перемещение воздействует на пластину 5 и смещает подвижные электроды 2 .- 4 относительно неподвижного электрода 1, изменяя эффективную площадь подвижных электродов. Сигналы сннмее-. мые с подвижных электродов, пропорциональны величине этой плошади, которая, в свою очередь, определяется размером ti электродов в направлении, перпендикулярном к измеряемому перемещению, и величиной переметиения л . Функция преобразования преобразователя может 6ь1ть представлена некоторым числом отрезков прямых вида . , где N - выходной сигнал, пропорциональный эффективной плошадн подвижных электродов 2 - 4, соответствующей площади пере 1фытия ими неподвижного электрода 1 ( i « 1|2,3); И t параметры функции преобразования, опёределяемые фиэическт н параметрами преобразова епя. Нестабильность этих парам етров, оче ввдвсо, $юшется источником погрешностей измерения перемещения. Испольэун сигналы N;l , N , N4 , снимаeiwobie одновременно с основного и двух дополнительных электродов 2-4, величину измеряемого перемещения х можно преяставить после соответствующих преобразовваний в виде систекпм из трех уравнений типа (1)

M--N ЛХ у - 3ЭТ. Nj-N К-1 Л2) 5

где fi - отношение размеров электродов 2 и 4 к направлении, перпендикулярном к измеряемому перемещени1р.

Из выражения (2), следует, что 10 метры С1 и Ь:,- -функции преобразования не входят в конечное выражение для иэ- . меряемого перемещения х.

Таким образом, точность измерения не зависит от дрей|)а параметров функции преобразования преобразователя под влиянием дестабилизирукяцих факторов и времени и определяется толыш двумя парамег 4рами дх аг ТГ которые могут

«2 быть выполнены с достаточной степенью

точности.

Еэлагодаря устранению двуплечих рычвггов существенно упрощается конструкций преобразователя и уменьшаются его разме ры.

ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий ОСНО& /f2 ную и две дополнительные пары относительно подвижных электродов, один из электродов основной пары смещен относительно электрода первой дополнительной пары на известное расстояние в направлеjHИИ рабочего перемещения и одинаковые с ним размеры в йаправлении, перпендикулярном к этому перемещению, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, один из электродов второй дополнительной пары имеет размер в направлении, перпендикулярном к рабочему перемещению, в К раз отличный от соответствующего -размера электрода основной пары и одинаковую с ним начальную площадь, а соответствую-} щие электроды трех пар жестко связаны между собой. X / /