Дифференциальный емкостной преобразователь перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 

{ 4

:л

Изобретение относится к контрол но-измерительной технике и может Сыть использовано для измерения перемещений (в первую очередь линейных) при помощи емкостных датчиков Известны емкостные преобразователи перемещений, содержащие относительно подвижные потенциальные и -защитные электроды l ,

Недостатком данных преобразоватлей является нелинейность характеристики преобразования, приводящая к появлению значительной погрешно.сти измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является дифференциальный емкостной преобразователь перемещений, содержащий жестко связанные потенциальный общий электрод и многосекционный электрод, секции которого разделены на циклические группы по п-секций в каждой группе и соединены так, что к i-той секции подключены все (i+mn)-секции, где m - числа натурального ряда, и размещенный между ними подвижный экранирующий электрод с окнами 2 .

Недостатком известного преобразвателя является погрешность измерения, . вызванная нелинейностью характеристики преобразователя.

Данная нелинейвсзсть возникает при прохождении края секции многосекционного электрода над окном экранирующего электрода.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставлеин.ая цель достигается тем, что секциц многосекционного электрода и окна экранирующего элетрода выполнены с относительным налоном под углом, тангенс которого равен отношению ширины окна экранирую1дего электрода к длине секции многосекционного электрода, количество секций п в циклической группе выбирается из условия п 2(k + l) где - числа натурального ряда, а геометрические размеры элементов преобразователя выбираются из соотношений

йС(5 + &РМОП О, uEo-&e,,on (k+1),a, где - длина окна экранирующего

электрода ,

&е, .(01, - длина межоконных промежутков}

о - длина секции многосекционного электрода. На фиг. 1 схематически изображен преобразователь при числе секций на фиг. 2 - многосекционный электрод с наложенным на негр экранирующим электродом с окнами , вид в плане.

Преобразователь состоит из жестко связанных между собой неподвижных потенциального общего электрода 1 и многосекционного электрода 2 и размещенного между ними подвижного экранирующего электрода 3 с окнами 4.

Электроды преобразователя выполнены методом напыления проводящих покрытий на изоляционные (например стеклянные) основания.

Секции 2-1,..., 2-п многосекционного электрода 2 разделены на циклические группы по 4 секции, наример 2-1, 2-1I, 2-III, 2-IV, в кадой (на фиг. 1 показана одна групп секций).

Секции 2-I,...,2-IV многосекционного электрода 2 наклонены по отношению к окнам электрода 3 под углом if , тангенс которого равен отношению ширины b окна экранирующего . электрода 3 к длине а секции многосекционного электрода 2. Длина окна экранирующего электрода 3 равна длине йf;,oп межоконного промежутка и равна (k+l)-a, где k числа натурального ряда: йЕо дРмоп -С1-,

П U + О

Весь диапазон измеряемого перемщения, равный 4о, разбит на четыре поддиапазона. Для измерения в первом поддиапазоне соединены попарно в группу секции 2-1 и 2-11, а также 2-1П и . Они образуют дифференциальный конденсатор, служащий для измерения перемещения в первом поддиапазоне (положенияокна экранирующего электрода в каждом поддиапазоне обозначены на фиг. 2 буквами с, f, d, g). Для измерения во втором поддиапазоне соединяются.попарно, секции 2- II и 2-II, а также 1 и 2-1V, для измерения в третьем поддиапазоне соединяются попарно секции 2-1I и 2-1 а также секции 2-IV и 2-III, а для измерения в четвертом - секции и 2-11, а также секции 2-1 и 2--IV. Для того, чтобы различить эти поддиапазоны, полярность электродов дифференциального конденсатора изменяют на противоположную.

Преобразователь работает следующим образом. I

При перемещении экранирующего электрода 3 с окнами 4 относительно потенциальных электродов 1 и 2 в пределах, например, первого поддиапазона иэменйется емкость первого дифференциального конденсатора, образуемого группой попарно соединенных секций 2-1, 2-II и 2-1II 2-IV.

При дальнейшем перемещении электрода 3 с окнами 4 в пределах, например , второго поддиапазона изменяется емкость второго дифференциального конденсатора, образуемого

попарно соединенными секциями 2-III 2-II и 2-1, 2-IV,

При перемещении электрода 3 с окнами 4 в пределах третьего поддиапазона изменяется емкость третьего дифференциального конденсатора, образуемого попарно соединенными секциями 2-II, 2-1 и 2-III, 2-IV.

При перемещении электрода 3 с окнами 4 в пределах четвертого поддиапазона изменяется емкость четвертого дифференциального конденсатора, образуемого попарно соединенными секциями 2-III, 2-11 и 2-1 и 2-IV,

Изобретение позволяет устранить погрешность измерения, обусловленную нелинейностью характеристики преобразования, вызванной конечными размерами щелей между секциями многосекционного электрода. Погрешность устраняется благодаря выполнению секций наклонными по отноМнению к окнам экранирующего электрода .

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий жестко связанные потенциальный общий электрод и многосекционный электрод, секции которого разделены на циклические группы по h-секций в каждой группе и соединены так, что к i -той .секции подключены все (i+mhК-секции, где ifl числа натурального ряда, и размещенный между ними подвижный экранирующий электрод соокнами, о т л и ча ющи йся тем, что, с целью повышения точности, секции многосекционного электрода и окна экранирующего электрода выполнены с относительным наклоном под углом, та нгенс которого равен отношению ширины окна экранирукяцего электрода к длине секции многосекционного электрода, количество секций h в циклической группе выбирается из условия rt 2(), гдеk числа натурального ряда, а геометрические размеры элементов преобразователя выбираются из соотношеНИИ ц н Л1-0- лсмоп па Q 9 „ o uEMontl Hja, где ЛСд - длина окна экранирующего электрода/ &е но/ - длина межокониых промежутков; а - длина секции многосекциониого электрода.