Емкостно-электронный преобразователь для контроля плоскостности Советский патент 1985 года по МПК G01B7/06 G01B7/28 

ной цепью, анод диода которой подключей к выходу электронного ключа, катод через резистор соединен 1149121 с общей шиной, а к точке соединения резистора и катода диода подключен вывод охранного электрода

1. ЕЖОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ, содержащий измерительные электроды, концентрически располагаемые в одной плоскости над контролируемой поверхностью и выполненные из отдельных элементов, образующих радиальные ряды с одинаковым количеством элементов в каждом ряду, схему изме рения и коммутатор с двумя переключателями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и чувствительности преобразователя, он снабжен измерительными и опорными диодно-резисторными цепями, анодь диодов которых объединены, точки соединения резисторов и катодов диодов измерительных диодно-резисторных цепей подключены к выводам измерительных электродов соединительным кабелем, к выводам которого, подключены свободные выводы резисторов, делителями напряжения, выходы которых соединены с неподвижными жонтактами переключателей комму- . татора, входы подключены к свободным выводам соединительного кабеля,. -v---.,. а схема измерения выполнена в виде опорного делителя напряжения, образованного резисторами опорной диоднорезисторной цепи, первого и второго фильтров низких частот, входы которых подключены соответственно к подвижному контакту первого переключателя и выходу опорного делителя напряжения, сумматора, прямой и инверсный входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго фильтров низких частот, схемы сравнения, инвертирунщий вход которой подключен к выходу сумматора, а выход соединен с выходной щиной преобразователя, генератора импульсов, электронного ключа, вход (Л которого подключен к выходу генератора импульсов, выход соединен с анодами диодов диодно-резисторных цепей, а шина питания электронного ключа соединена с ыходом схемы срав- t нения, дополнительных делителей напряжения, входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а выходы соединены с неподвижными контакт;ами второго переключателя коммутатора, причем подвижньй контакт второго переключателя соединен с неимвертирующим входом схемы сравнения и механически связан с подвижным контактом первого переключателя коммутатора. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что он -, снабжен охранным электродом, установленным в одной плоскости с измерительными электродами и выполненным в виде решетки, в отверстиях которой размещены измерительные электро-, ды, дополнительной диодно-резистор

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению неэлектрических величин электрическими методами, и предназначено для контроля плоскостности.

Целью изобретения является повышение точности контроля и чувствительности преобразователя.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства,

Емкостно-электронный преобразователь для контроля плоскости содержит схему 1 измерения, состоящую из генератора 2 импульсов, электронного ключа 3, вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов, первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, сумйатора 6, прямой и инверсньй входы которого подключены соответственно к выходам первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, схему 7 сравнения, инвертирующий вход ко- торой подключен к выходу сумматора 6, а выход соединен с шкной питания электронного ключа 3 и выходной шиной схемы 1 измерения.

Устройство содержит также измеительные электроды 8, диэлектрическое основание 9, на котором в одной плоскости установлены измериельные электроды, охранный электрод 10,- выполненньй в виде решетки, в отверстиях которой установлены измерительные электроды 8, рабочая поверхность электродов покрыта слоем диэлектрика 11, диоды -12 и резисторы 13 измерительных диодно-резисторных цепей, к точкам соединения которых подключены выводы измерительных электродов 8, а к тонке соединения катода диода 14 и резистора 15 дополнительной диодно-резисторной цепи подключен вывод охранного электрода 10, соединительный кабель 16, подключающий выход электронного ключа 3 схемы 1 измерения к объединенным анодам диодов 12 и диода 14, делители 17 напряжения, входы которых через соединительный кабель 16 связаны со свободными выводами резисторов 13. Коммутатор состоит из двух переключателей 18 и 19. Неподвижные контакты первого переключателя 18 соединены свыходами делителя 17 напряжения. Подвижный контакт второго переклют чателя 19 механически сязан с подвижным контактом первого переключателя 18, соединенным с входом первого фильтра 4 низких частот схемы 1 измерения. Неподвижные контакты второго переключателя 19 и выходы дополнительных делителей 20 напряжения соединены, а входы дополнительных делителей 20 напряжения подключены к источнику опорного напряжения. Подвижный контакт второго переключателя 19 подключены к неинвертирующему входу схемы 7 сравнения схемы 1 измерения. Опорная диодно-резисторая цепь, состоящая из диода 2Т и резисторов 22 и 23 и образующая опорный делитель напряжения, подключена к выходу электронного ключа 3 схемы 1 измерения. Выход опорного делителя напряжения соединен с входом второго фяпьтра 5 низких частот схемы t измерения.

Преобразователь работает следующим образом.

Измерительные электроды 8 запитьгааются прямоугольными импульсами напряжения с выхода электронного ключа 3 через диоды 12 измерительных диодно-резисторных цепей. При этом в точках соединения катодов диодов 12 и резисторов 13 с выводами измерительных электродов 8 формируются импульсы напряжения с длительностью спада, определяемой постоянной времени разрядной цепи конденсатора образованного измерительными элек3

тродами 8 и измеряемой плоской металлической поверхностью. I В точке соединения резисторов 22 и 23 опорной диодно-резисторной цепи формируются прямоугольные импульсы напряжения.

В зависимости от положения первого переключателя 18 и второго переключателя 19 на.вход первого фильтра 4 низких частот подается импульсное напряжение с выхода одного из делителей 17 напряжения, а на неинвертирующий вход схемы 7 сравнения постоянное напряжение с соответствующего дополнительного делителя 20 напряжения. На выходах первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот формируются напряжения, пропорциональные средним значениям импульсных напряжений, снимаемых соответ- . ственно с выхода делителей 17 напряжения, подключенных к входу фильтра 4 низких частот и опорного делителя напряжения на резисторах 22 и 23. На выходе сумматора 6 формируется напряжение, функционально связанное с величиной измеряемого зазора между измеряемой плоской металлической поверхностью и измерительными электродами 8, измерительная диодно-резисторная цепь каждого из которых подключена к входу первого фильтра 4 низких частот.

Выходное напряжение схемы измерения преобразователя линейно зависит от вепичины зазора между измерительным электродом и измеряемой плоской металлической поверхностью.

Последовательно опрашивая с помощью коммутатора измерительные электроды 8, измеряют отклонения от плоскостности металлической поверхности. Параметры дополнительной диодно-резисторной цепи, состоящей- из диода 14 и резистора 15, выбирают таким образом, чтобы форма и величина напряжения на измерительных электродах 8 и охранном электроде 10 были одинаковьми.

Это позволяет получить однородность электрического поля в зазоре

91214

между измерительными электродами 8 и измеряемой плоской металлической поверхностью, повышающую линейность зависимости выходного напряс жения преобразователя от величины зазора.

Настройка емкостно-электронного преобразователя осуществляется следующим образом.

Отключением инвертирующего входа схемы 7 сравнения от сумматора 6 устанавливают на выходе cxei«)i 7 сравнения максимальное положительное напряжение, которое подается на шину питания электронного ключа 3. Затем удаляют измерительные электроды 8 на достаточно большое расстоярие от эталонной плоской металличес.кой поверхности, при котором можно принять величину зазора между измерительными электродами 8 и эталонной плоской металлической поверхностью равной бесконечности. Последовательно подключая цепи измерительных электродов 8 с помощью коммутатора, добиваются отсутствия напряжения на выходе сумматора 6 изменением коэффициентов передачи делителей 17 напряжения. Отсутствие напряжения на вькоде сумматора 6 свидетельствует о равновесии импульсных мостов схем, образованных опорной диодно-резисторной цепью с каждой из измерительных диодно-резисторных цепей. После этого соединяют инвертирующий вход схемы 7 сравнения с выходом сумматора 6, устанавливают измерительные электроды на эталонной плоской металлической поверхности и, изменяя коэффициенты передачи делителей 20 напряжения и контролируя выходное напряжение преобразователя, компенсируют неидентичность параметров измерительных диодно-резисторных цепей и геометрических размеров измерительных электродов 8. Для каждого положения коммутатора устанавливается оптимальный коэффициент передачи, что позволяет получить одинаковую чувствительность преобразователя к величине измеряемого зазора для всех измерительных электродов 8.