Емкостной преобразователь перемещений с переменным зазором Советский патент 1985 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различнЬгх областях науки и техники для измерения угловых переме щений, определения стабильности заданных углов во времени или их варидций под влиянием внешних дефектов. Цель изобретения - повышение точности измерения емкостного преобразователя перемещений с переменным . зазором путем обеспечения однозначной прямопропорциональной зависимости емкостного сопротивления преоб. разовате.ля в функции углового перемещения. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого емкостного преобразователя. Емкостный преобразователь содержит два плоских электрода 1 и 2, установленных на несущих изоляционных пластинах 3 и 4 с возможностью углового поворота один относительно другого вокруг общей оси 5 вращения, расположенной на одном и том же неизменном расстоянии от обоих элект родов 1 и 2. Центр 6 оси 5 вращения совмещен с линией пересечения плоскостей, являющихся продолжением ак-.тивных внутренних поверхностей 7 и ( электродов 1 и 2. Снаружи на несущих пластинах 3 и 4 преобразовател.ч размещены экраны 9 и 19, подключенные, к земле, а внутри могут быть раз мещены охранные электроды (не показа ны) , подключенные к земле или эквипо тенциальной ей точке. К электродам 1 и Z преобразователя, образующим к денсатор Гд переменной емкости, подключена измерительная схема, наприме мостовая схема, образованная плечами 11 и 12 трансформатора 13 с неизменным (Пр) и регулируемым (Пр) число витков вторичной обмотки и образцовы конденсатором 14 с эталонной емкость Ср. К первичной обмотке трансформато ра 13 подключен источник 15 питания переменного тока, а к диагонали моста - детектор 16 равновесия, который служит для приведения схемы в состояние равновесия, осуществляемого рег лировкой числа витков n-jf- трансформ тора 13. Преобразователь работает следующим образом. При изменении угла d, между электродами 1 и 2. преобразователя происхо дит изменение емкости С преобразователя. Согласно теореме Гаусса, емкостное, сопротивление . преобразователя равно wEbCn- диэлектрическая проницаемость среды между электродами 1 и 2 преобразователя;b - ширина электродов преобразователя;гиг - наружный и внутренний / радиусы окружностей поворота электродов преобразователя;и) - круговая частота Напряжения питания. Условием равновесия мостовой измерительной схемы является Xcft „П. со о где Xj.g- емкостное сопротивление образцового конденсатора С,, . Согласно (1) и (2), измеряемый угол d. поворота определяется соотношением- - „ . , Р из которого следует, что измеряемый угол Ы может быть отсчитан по количеству регулируемого числа п. витков вторичной обмотки трансформатора 13, поскольку все величины, входящие в выражение (3) неизменны. Таким образом, между измеряемым углом о и емкостным сопротив.пением Х.., обеспечивается прямолинейная однозначная зависимость в заданном диапазоне угловых ,перемещений. При этом с помощью внещних экранов 9 и 10 исключается влияние паразитных емкостей на результаты измерения и охранные электроды обеспечивают уменьщение влияния краевых эdзфeктoв. Преимуществом предлагаемого преобразователя являе.тся возможность высокоточного измерения углов и угловых перемещений в диапазоне до 50 60°. Это преимущество особенно проявляется при измерении малых угловых перемещений (десятые., -сотые, доли градуса) . В отличие от угломерных приборов, где используются емкостные преобразователи с переменной площадью, в предлагаемом преобразователе С переменным зазором при измерении

311850694

малых углов его начальная емкость можеттакже значительно увеличиваются . При

Выть выбрана достаточно большой.этом разрешающая способность преобКроме того, относительные измененияразователя может составлять от 0,1

емкости и, следователь.но, емкостно-до 0,01 угловой секунды тогда, как

го сопротивления преобразователя s известных угломерных емкостях она

при одинаковых угловых перемещенияхсоставляет 1 -.0,5 угловой секунды.

ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕи1ЕНИЙ С ПЕРЕМЕННЫМ ЗАЗОРОМ, содержащий два плоских электрода, установленных с возвожностью углового поворота один относительно другого вокруг оси вращения, и подключенную к ним измерительную схему, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем обеспечения однозначной прямопропорциональной зависимости емкостного сопротивления преобразователя в функции углового перемещения, ось вращения выполнена общей для обоих электродов и расположена на одном и том же постоянном расстоянии от них, а ее центр совмещен с линией пересечения плоскостей, являющихся продол$ жением активных внутренних поверхностей электродов. (Л СХ) СП о Од СО