Емкостный датчик перемещений Советский патент 1989 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность емкостного датчика перемещений. Датчик содержит две электропроводные пластины 1 и 2, на одной из которых в выемке 6 размещен капельный электрод из электропроводной жидкости 5, закрытый диэлектрической пленкой и погруженный в диэлектрическую жидкость 7. При изменении зазора между пластинами 1 и 2 происходит деформация капельного электрода, вследствие чего изменяется площадь изолированного контактного пятна между этим электродом и электропроводной пластиной 1. Благодаря этому существенно изменяется емкость датчика и увеличивается крутизна его характеристики преобразования. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях для измерения малых перемещений.

Целью изобретения является повышение чувствительности емкостного датчика перемещений путем изменения эффективной площади электропроводных пластин (электродов датчика) одновременно с изменением расстояния (зазора) между ними.

На чертеже схематично представлен емкостный датчик перемещений, разрез.

Емкостный датчик перемещений содер-, этим капельным электродом и электрожит две электропроводные пластины 1 и 2, установленные с возможностью изменения зазора между ними. На периферии одной из пластин 2 размещено ограничительное кольцо 3, выполненное «п из диэлектрического материала. Между электропроводной пластиной 2 и ограничительным кольцом 3 герметически закреплены концы диэлектрической пленки из упругого материала, которая зак-25 рывает капельный электрод из электропроводной жидкости 5. Этот электрод размещен в выемке 6, выполненной в центре электропроводной пластины 2, и погружен в диэлектрическую жидкость ,Q 7, зiaпoлняющyю объем между поверхностью этой пластины 2 и диэлектрической пленкой k. Межфазное натяжение на границе электропроводной и диэлектрической жидкостей 6 выбрано из условий:

э.х ..t. ;

35

T.5.(..

проводной пластиной 1, что приводит к изменению эффективной площади электродов и зазора в емкостном датчике. Поскольку зазор между электродными пластинами датчика в области Контактного пятна равен толщине диэлектрической пленки Ц, которая меньше расстояния между пластинами 1 и 2, изменение площади этого пятна приводит к существенному изменению емкости датчика, что увеличивает крутизну характеристики преобразования датчика.

Описанное соотношение коэффициентов межфазного натяжения предотвращает растекание капельки электропроводной жидкости 5 по электропроводной пластине 2 или диэлектрической пленке , обеспечивая, кроме joro, смачивание пластины 2 и пленки Ц диэлектрической жидкостью, что позволяет сохранить форму и выходные характеристики емкостного датчика.

де

эж

+ 6

,

7,6,

ЭЖ. J.

Ю

6т.

33«

г.

J

Э. «J. ..Ж ПЛ.Э.

коэффициент межфазного натяжения на границе электропроводной и диэлектрической жидкостей; коэффициент межфазного натяжения на границе ., пластины с выемкой и электропроводной жидкостью капельного электрода;

коэффициент межфазного натяжения на границе электропроводной пластины 2 и диэлектрической жидкости 7; коэффициент межфазного натяжения на границе диэлектрической пленки 4 и диэлектрической жидкости 7;

50

55

Г)Л. Э

коэффициент межфазного натяжения на границе . диэлектрической пленки 4 и электропроводной жидкости 5.

Емкостный датчик перемещений работает следующим образом.

При изменении зазора между электропроводными пластинами 1 и 2 в направлениях X происходит деформация капельки электропроводной жидкости S, изменяется площадь изолированного пленкой контактного пятна между

этим капельным электродом и электроп5 Q

5

., 0

5

проводной пластиной 1, что приводит к изменению эффективной площади электродов и зазора в емкостном датчике. Поскольку зазор между электродными пластинами датчика в области Контактного пятна равен толщине диэлектрической пленки Ц, которая меньше расстояния между пластинами 1 и 2, изменение площади этого пятна приводит к существенному изменению емкости датчика, что увеличивает крутизну характеристики преобразования датчика.

Описанное соотношение коэффициентов межфазного натяжения предотвращает растекание капельки электропроводной жидкости 5 по электропроводной пластине 2 или диэлектрической пленке , обеспечивая, кроме joro, смачивание пластины 2 и пленки Ц диэлектрической жидкостью, что позволяет сохранить форму и выходные характеристики емкостного датчика.

Формула изобретения

Емкостный датчик перемещений, содержащий две установленные с возможностью изменения зазора между ними электропроводные пластины и размещенное на периферии одной из них ограничительное кольцо из диэлектрического материала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности,он снабжен капельным электродом из электропроводной жидкости и закрывающей его диэлектрической пленкой из упругого материала, концы которой герметично закреплены между электропроводной плacтинoЙJИ размещенным на ней ограничительным кольцом, в этой же пластине выполнена выемка в центре для размещения в ней капельного электрода, а объем между поверх515167

ностыо этой пластины и диэлектрической пленкой заполнен диэлектрической жидкостью с межфаэным натяжением на границе между нею и электропроводной жидкостью капельного электрода, выбранным из условий

г.,.

ял. де 6

+ Э.9..

эж

j-6,«. 9 .

т.,..; б.

. ж

9Ж.9

Ч.;

10

ПЛ. Э.Ж

коэффициент межфазного натяжения на границе электропроводной и диэлектрической жидкостей; коэффициент межфазного на- 5 тяжения на границе пласти0

5

T.q.«

ПА..Ж

пл. з.ж

ны с выемкой и электропроводной жидкостью капельного электрода; коэффициент межфазного натяжения на границе пластины с выемкой и диэлектрической жидкостью; коэффициент, межфазного натяжения на границе пленки и диэлектрической жидкости;

коэффициент межфазного натяжения на границе пленки и электропроводной жидкости.