Емкостной датчик перемещений Советский патент 1985 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений объектов. Цель изобретения - обеспечение возможности измерения угловых перемещений. На фиг. 1 изображен датчик; на фиг. 2 - электрическая схема датчикаЕмкостной датчик перемещений со,держит цилиндрический ротор 1 с дву мя диаметрально расположенными вдол его образующей выточками 2 и статор выполненный в виде трех концентрически расположенных цилиндров 3-5 из диэлектрического материала с малым термическим коэффициентом расширения. На внешней поверхности внутреннего цилиндра 3 статора размещены в виде металлизированного покрытия две пары электродов 6 и 7, имеющих вид цилиндрических секторов расположенных симметрично и диаметрально противоположно и охватьшающих ротор 1 с частью выточек 2. На внешней поверхности среднего цилиндра 4 статора размещены три пары электродов 8 - 10, также имеющих вид симметрично и диаметрально расположенных цилиндрических секторов. Первая пара электродов 8 размещена напроти выточек 2 симметрично относительно смежных электродов 6 и 7, размещенных на внутреннем цилиндре 3 статор и электрически подключена к блоку 1 обработки сигналов. Две другие пары электродов 9 и 10 размещены между электродами первой пары и подключены к выходным клеммам генератора 12 питающего напряжения переменного тока. На наружной поверхности цилиндра 5 размещен экранирующий электрод 13. Ротор 1 и электроды 6 и 7 образуют переменные конденсаторы 14 и 15 (фиг. 2). Электроды 8 образуют с электродами 6 и 7 конденсаторы 16 и 17 постояннрй емкости, а электроды 6, 9 и 7, 10 образуют конденсаторы 18 и 19. Датчик работает следующим образом. От гене:ратора 12 питания на пары электродов 6 и 7 подаются противофазные напряжения. .Конденсаторы 18, 14 и 19, 15 образуют делители напряжения, сигналы с которьпс поступают на конденсаторы 16 и 17, через которые протекают проитвофазные токи, суммирующиеся на входе блока 11 обработки сигнала. В сбалансированном состоянии датчика (исходном нулевом положении ротора 1) суммарный сигнал.на входе блока 11 равен нулю. Перемещение ротора 1 вызывает изменение емкостей конденсаторов 14 и 15, что приводит к появлению сигнала на входе блока 11. Этот сигнал, пропорциональный контролируемому угловому перемещению, регистрируется соответствующим прибором (не показан). Повьш1ение точности измерений достигается исключением влияния монтажных емкостей на характеристики датчика, так как эти емкости шунтируются низкоомными выходными сопротивлениями генератора 12 питания, повышенной стабильностью конденсаторов 14 - 19, обеспечиваемой выбором материала цилиндров 3 - 5, а также исключением влияния синфазных помех, поступающих на конденсаторы 16 и 17 (вследствие их взаимной компенсации).

иг. 1

ЕМКОСТРЮЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий установленные соосно статор, выполненный в виде трех концентрически расположенных цилиндров из диэлектрического материала с малым термическим .коэффициентом расширения, и свяэываемьй .в процессе измерения с контролируемым объектом ротор, выполненный в виде токопроводящего цилиндра с проточкой, набор электродов в виде металлизированных покрытий на внешних поверхностях цилиндров статора и подключенные к ним генератор и блок обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения угловых перемещений, проточка на роторе выполнена в виде двух диаметрально расположенных вдоль образующей цилиндра выточек, размещенные на внутреннем цилиндре статора электроды выполнены в виде двух пар расположенных симметрично и диаметрально противоположно секторов, разI мещенные на среднем цилиндре стато.ра электроды выполнены в виде трех (Л пар диаметрально расположенных секс торов, из которых первая пара расположена симметрично относительно смежных электродов, размещенных на внутреннем цилиндре, и подключена к блоку обработки сигналов, а вторая и третья пары секторов размещены между электродами первой пары и подключены к генератору.