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

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет измерить перемещения в различных областях машиностроения.

Целью изобретения является повышение точности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов емкостного дифференциального датчика перемещений с секционированными электродами.

На фиг.1 показана схематично конструкция емкостного датчика и электрическая схема его межсекционных соединений при произвольном количестве К секций потенциального электрода в каждои из его группу на фиг.2 - то же, при .

Емкостный дифференциальный датчик перемещений содержит электрически соединенные через одну секции 1, 2 токового электрода, размещенные на поверхности плоской диэлектрической пластины 3, обращенной к поверхности второй плоской диэлектрической пластины 4, на которой размещены -лектричес и соединенные через одну группы секций 5.1...5К и 6.1...6К потенциального электрода, где К - количество секций потенциального электрода в каждой

ел

о:

00

3

группе. Величина К должна выбиратьс из условия 1 ,где п - общее количество секций потенциального электрода, которое должно быть четным. При выполнении этого условия и при четном общем количестве групп потенциального электрода обеспечивается равенство суммарных дифференциальных емкостей при работе датчика на различных поддиапазонах контролируемого перемещения, полный диапазо которого равен 2а,. где а - ширина секций потенциального и токового электродов.

Между секциями потенцис1льного электрода размещены в той же плоскости секции 7.1...7.3 заземленного экранирующего электрода, ширина тех из них (7.l)j которые размещены внури групп секций потенциального элекрода, равна а, т.е. ширине секций токового и потенциального электродо а ширина тех из них, которые размещны между этими группами, равна пооч

редно 0,5 (секции 7.2) и 1,5а (секции 7.3).

Благодаря этому весь диапазон измеряемых перемещений, равный 2а, может быть разделен на четыре одинаковых поддиапазона, равные а/2.

Емкостный дифференциальный датчи перемещений работает следующим образом.

При плоскопараллельном относитель- 35 ом перемещении диэлектрических пласин 3 и А происходит изменение площаи взаимного перекрытия секций 1,2 окового электрода и секций 5.1-.-5.К 6.1...6К потенциального электрода. 40

В начальном положении подвижной пластины относительно неподвижной края секций 5.1...5К потенциального электрода удалены на I/ их ширины от ли- НИИ раздела секций токового электрода 45 перемещений, 1 и 2. Секции 6.1...6К в этом положении заземлены. При перемещении потенциального электрода в направлении X емкость С1 между секциями 5.1...5К потенциального электрода и секциями 1зО токового электрода уменьшается, а емкость С2 между ними и секциями 2 увеличивается.

В результате измеряемое перемещение X определяется следующим соотноше-55

нием:

Уменьшени ческих пласт шает его габ рукцию. Кром лее высокую скольку его счет более т сунка его м так как они кости в отли ка, в которо расположен н плоской плас других пласт рисунок мо стью в -5 р к снижению о ния в 2-3 ра

Формул

Емкостный рические пла установлена ния вдоль по репленные на поверхностях потенциальны электроды, с электрически через одну с ширину а, ра циального эл чески также между которым нирующего эл

С1

С2 С2

а 2

0

.

5

0

0

5 0

5 перемещений, О

При достижении секциями 5.1...5К положения, в котором правый край этих секций не доходит на /k часть их ширины до следующих линий раздела токового электрода, эти секции потенциального электрода заземляются, и аналогичным образом измеряется ем- . кость между секциями 6.1...6К потенциального электрода и секциями 2 и 1 токового электрода.

При дальнейшем изменении величины перемещения X измерение вновь ведется по группам секций 5.1...5К потенциального электрода и т.д.

В результате, в каждом из четырех поддиапазонов измерение осуществляется так, что край секций потенциального электрода не подходит к краю секций токового электрода ближе, чем на I/ часть ее ширины. Это снижает влияние краевого эффекта на результаты измерения.

Уменьшение количества диэлектрических пластин в данном датчике уменьшает его габариты и упрощает KOHCT-I рукцию. Кроме того, датчик имеет более высокую точность измерения, nor скольку его погрешность снижается за счет более точного изготовления рисунка его многосекционных электродов, так как они расположены в одной плоскости в отличие от известного датчика, в котором потенциальный электрод расположен на двух разных сторонах плоской пластины, а токовый - на двух других пластинах. В одной плоскости рисунок можно выполнить с погрешностью в -5 раз меньшей, что приводит к снижению общей погрешности измерения в 2-3 раза.

Формула изоб

р е т е и и я

перемещений,

Емкостный дифференциальный датчик содержащий две диэлектрические пластины, одна из которых установлена с возможностью перемещения вдоль поверхности другой, и закрепленные на обращенных одна к другой поверхностях пластин секционированные потенциальный, экранирующий и токовый электроды, секции токового электрода электрически соединены между собой через одну секцию в две группы и имеют ширину а, равную ширине секций потенциального электрода, которые электрически также объединены в группы и . между которыми размещены секции экранирующего электрода, ширина тех из

них, которые размещены внутри групп секций потенциального электрода, равна ширине этих секций, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, упрощения конструкции и уменьшения габаритов, секции обеих групп токового электрода размещены в общей плоскости на одной

кости на другой пластине, каждая группа состо ит из К секций, где 1 К п/2, an- общее количество секций потенциального электрода, которое должно быть четным, группы секций потенциального электрода электрически соединены между собой через одну группу и отделены одна от другой секциями экрани

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности, упрощение конструкции и уменьшения габаритов емкостного дифференциального датчика с секционированными экранирующим, потенциальным и токовым электродами. Секции токового электрода размещены на внутренней стороне одной плоскости диэлектрической пластины, а секции потенциального электрода размещены на внутренней стороне другой плоской диэлектрической пластины, установленных с возможностью плоскопараллельного перемещения. Расположение секций электродов в одной плоскости повышает точность их изготовления. Секции потенциального электрода образуют группы, электрически соединенные через одну и содержащие K секций, где 1≤K≤N/2, а N - общее количество секций потенциального электрода, которое должно быть четным. Секции экранирующего электрода, разделяющие группы секций потенциального электрода, имеют поочередно ширину, равную 0,5 и 1,5 ширины секций токового и потенциального электрода. 2 ил.

из пластин, группы секций потенциаль 10 рующего электрода, имеющими ширину, ного электрода размещены в общей плос- равную попеременно 0,5а и 1,5а.

а а

к

SJ 6-1

S-1 6-2 фие.2

6Л

73

1

J