Емкостный преобразователь линейных перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов, предназначенных для работы в условиях вибрации и изменения внешних условий окружающей среды - влажности, температуры, загрязнений.

Целью изобретения является по- выщение точности измерения линейных перемещений за счет уменьщения влияния нестабильности внешних условий и вибраций.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый емкостный преобразователь линейных перемещений;, на фиг. 2- то же, поперечный разрез.

Емкостный преобразователь линейных перемещений содержит немагнитный герметичный корпус 1, внутри которого расположены два неподвижных электрода 2 и 3, закрепленных на диэлектрической пластине 4, жестко прикрепленной к торцам корпуса. Параллельно им установлен с возможностью перемещения вдоль их поверхности третий электрод 5, закрепленньш на поверхности пластины 6, которая выполнена из материала с низким уделыам весом, например из полистирольного или кремнийорга- нического пенопласта. Подвижный электрод 5 может быть вьшолнен в виде слоя металла,, напыленного на поверхность пластины 6, обращенной к неподвижным электродам 2 и 3. Для обеспечения зазора между ними на поверхность подвижного или неподвижного электродов может быть нанесен слой тефлона. Механизм перемещения подвижного третьего электрода 5 вы- лолнен в виде установленного с возможностью перемещения двухполюсного постоянного магнита 7, который охватывает своими полюсами корпус 1 сна- ружи и связывается с объектом контроля (не показан) в процессе измерения Закрепленный, например запрессован- ньш на противоположной поверхности . подвижной пластины 6 магнитопроводя- щий элемент 8 с выступающими полюсными наконечниками, форма которых соответствует форме внутренней полости корпуса 1, служит для замыкания магнитного потока, создаваемого маг- нитом 7. В дифференциальном варианте исполнения преобразователя (фиг . 2) используется вторая пластина 6 с закрепленным на одной ее поверхност

вторым подвижным электродом 5 (фиг. 2) и магнитопроводящим элементом 8, закрепленным на противоположной ее поверхности. Дпя перемещения ее вдоль поверхности пластины 4, на которой также закрепляется хотя бы один электрод, служит второй постоянный магнит 7, установленный с возможностью перемещения по другую сторону корпуса 1. Эти электроды могут создать или конденсатор переменной емкости (дифференциальный вариант) или компенсационньй конденсатор постоянной емкости. Корпус 1 заполнен диэлектрической, например кремнийорганической жидкостью 9 с удельным весом, выбираемым из условия- создания выталкивающей силы, практи- чески равной суммарному весу подвижной пластины с третьим электродом 5 и магнитопроводящим элементом 8, за- крепленньм на ней. Эта жидкость одновременно об.еспечивает создание ста- бильньк параметров диэлектрической среды в зазоре между подвижнь1м и неподвижным электродами преобразователя, а также уменьшает трение между . ними в процессе измерения линейных перемещений. Блок 10 измерения и регистрации переменной емкости (или емкостного сопротивления) преобразователя может быть подключен или к ег неподвижным электродам (подвижньм электрод вьшолняет функции экранирующего электрода) или между его неподвижным и подвижным электродами.

Емкостный преобразователь линей- ных перемещений работает следующим образом.

При перемещении магнита 7 обеспечивается бесконтактное перемещение электрода 5 относительно поверхности неподвижных электродов 2 и 3, имеющих, например, треугольную форму, благодаря магнитной силе взаимодействия между магнитом и магнитопроводящим элементом 8, закрепленным на поверхности подвижной пластины 6. В дифференциальном варианте исполнения (фиг. 2) полюса обоих постоянных магнитов 7 располагаются таким образом, что магнитные линии, замыкаясь через магнитопроводя щие элементы 8 в противоположных направлениях, создают силы взаимного притяжения магнитопрово дов. Это обеспечивает постоянство зазоров между электродами преобразователя и удерживает их один напротив другого.

При перемещении электрода 5 величина емкости между электродами 2 и 3 будет изменяться в зависимости от положения этого электрода, не имеющего электрического вывода.

Благодаря тому, что объем пенома- териала пластины 6 подбирается таким образом, что выталкивающая сила со стороны диэлектрической жидкости, действующая на нее, практически урав новещивает ее тяжесть, преобразователь не подвержен влиянию вибраций и силы тяжести, поскольку диэлектрическая жидкость одновременно демпфирует колебания этой пластины. Диапазон измерений такого емкостного преобразователя может составлять до нескольких метров.

Формула изобретения

Емкостньй преобразователь линей- ,ных перемещений, содержащий корпус.

расположенные в нем на диэлектрической пластине два неподвижных электрода и установленную параллельно им с возможностью перемещения вдол1 их поверхности вторую диэлектрическую пластину с третьим электродом, о т ли чающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния нестабильности внешних условий и вибраций, он снабжен установленным с возможностью перемещения двухполюсным постоянным магнитом, охватывающим корпус, и магнитопроводящим элементом, жестко закрепленным н противоположной -третьему электроду стороне второй диэлектрической пластины, а корпус выполнен герметичным из немагнитного материала и

заполнен диэлектрической жидкостью, удельньй вес которой выбран из условия уравновешивания веса второй пластины с третьим электродом и магни- топроводящим элементом выталкивающей их силой.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности измерения линейных перемещений с помощью емкостного преобразователя, который содержит герметичный корпус 1, заполненный диэлектрической жидкостью, погруженную в ./ нее неподвижную диэлектрическую пластину 4 с двумя закрепленными на ней электродами 2 и 3 треугольной формы и подвижный электрод 5, закрепленный на второй пластине 6, выполненной из материала с низким удельным весом. Механизм перемещения электрода 5 выполнен в виде постоянного магнита 7, охватывающего корпус 1, и магнитопро- водящего элемента 8, закрепленного на пластине 6. Удельный вес диэлектрической жидкости выбирается из условия уравновешивания суммарного веса второй пластины 6 с закрепленным на ней третьим электродом 5 и магни- топроводящим элементом 8.выталкивающей их силой. Благодаря этому обеспечивается постоянство зазора между электродами емкостного преобразователя в условиях вибрационных помех, а также стабильность параметров диэлектрической средь в этом зазоре. 2ил . ш (Л С

Редактор Ю. Середа

Составитель Т. Бычкова

Техред Л.СерДЮКОва Корректор М. Васильева

Заказ 932/40

Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное