Емкостный датчик линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и можетбыть использовано при создании приборов для измерения толщины заземленных металлических лент, вибраций изделий, имеющих хотя бы одну плоскую поверхность, перемещений мембран, зазоров между металлическими телами и других аналогичных величин.

Известен емкостный датчик линейных перемещений, содержащий размещенные в параллельных плоскостях заземленный электрод, установленный с возможностью перемещения и связываемый в процессе измерения с объектом контроля и установленные в общей плоскости и изолированные один от другого высокопотенциальный и окружающий его экранный электроды.

Недостатком указанного датчика является значительная погрешность, связанная с нелинейностью статической характеристики преобразования.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является емкостный датчик линейных перемещений, содержащий размещенные в параллельных плоскостях заземленный электрод, установленный с возможностью перемещения и связываемый в процессе измерения с объектом контроля,и установленные последовательно в общей плоскости и изолированные один от другого высокопотенциальный, заземленный экранирующий и низкопотенциальный электроды, а также трансформаторную мостовую измерительную схему, в которую они включены.

Недостатком датчика является пониженная точность, обусловленная нелинейностью его выходной характеристики.

Целью изобретения является повышение точности за счет линеаризации выходной характеристики.

Поставленная цель достигается за счет того, что в емкое гном датчике линейных перемещений, содержащем размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопогенциальный, экранный и низкопотенциальный электроды, установленный в параллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между плоский заземленный электрод, а также подключенную к высоко-и низкопотенциальному электродам трансформаторную мостовую измерительную схему, шириныовысоко- и низкопотенциального электродов по крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в которых размещены электроды датчика, составляет от 1,6 до 2,3 ширины экранного электрода,

На фиг.1 представлена схема датчика, а также измерительная цепь для его включения: на фиг.2 - кривые зависимости емкости

d

датчика от отношения - при постоянных

2

значениях отношений п - ширина

высокопотенциального и низкопотенциального электродов, а 21 - ширина экранного

электрода, d - зазор между обкладками.

Емкостный датчик содержит размещенные в параллельных плоскостях перемещающийся заземленный электрод 1, связанный в процессе измерения с объектом контроля, установленные последовательно в общей плоскости и изолированные один от другого высокопотенциальный 2, заземленный экранирующий 3 и низкопотенциальный 4 электроды. Для исключения

паразитной емкости между высокопотенциальным 2 и низкопотенциальным 4 электродами в нерабочей области датчика введен экран 5. Датчик включают в трансформаторный мост переменного тока, содержащий генератор 6, трансформатор 7, конденсатор переменной емкости 8, фазочувствительный усилитель 9.

Емкостный датчик линейных перемещений работает следующим образом.

С помощью конденсатора переменной емкости 8 уравновешивается трансформаторный мост при нулевом перемещении объекта контроля. Перемещение объекта контроля вызывает перемещение заземленного электрода 1, которое изменяет емкость датчика, что приводит к появлению сигнала разбаланса моста, соответствующего перемещению объекта контроля.

Как следует из фиг.2, при отношении

- 6 в диапазоне - от 1,6 до 2,3 емкость

датчика линейно зависит от контролируемого зазора d.

Таким образом, при выполнении высокопотенциального и низкопотенциального электродов датчика одинаковой ширины, которая превышает шестикратное значение ширины экранного электрода, и перемещении заземленного электрода, связанного с

объектом контроля, относительного экранного в диапазоне от 1,6 до 2,3 ширины экранного электрода выходная характеристика датчика является практически линейной.

55

Формула изобретения Емкостный датчик линейных перемещений, содержащий размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высочопотенциальный, экранный и

низкопотенциальный электроды, установленный в параллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между ними плоский заземленный электрод, а также подключенную к высоко- и низкопотенциальному электродам трансформаторную мостовую измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности измерений за счет линеаризации выходной характеристики, ширины высоко- и низкопотенциального электродов по крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в которых размещены электроды датчика, составляет 1,6-2,3 ширины экранного электрода.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика линейных перемещений за счет линеаризации его выходной характеристики. Датчик содержит размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопотенциальный 2, экранный 3 и низкопотенциальный 4 электроды, установленный в параллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между ними плоский заземленный электрод 1, связываемый в процессе измерений с объектом контроля, а также подключенную к высоко- и низкопотенциальному электродам трансформаторную измерительную схему, включающую генератор 6, трансформатор 7, конденсатор 8 перемененной емкости, служащий для балансировки схемы, и фазочув- ствительный усилитель 9. При этом ширины высоко- и низкопотенциального электродов по крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в котором размещены электроды датчика, составляет 1,6-2,3 ширины экранного электрода. При указанном выборе размеров датчика его выходная характеристика является практически линейной. 2 ил.X со с х| сл ел о со N

О, г о

0,20

0,10