Емкостный измеритель геометрических параметров объектов Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения геометрических параметров магнитных дисков и их основ.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее генератор импульсов, операционный усилитель, емкостной первичный преобразователь.

Однако низкая помехоустойчивость устройства не позволяет использовать его для измерения малых перемещений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостной преобразователь перемещений, содержащий генератор переменного тока, конденсаторы, шину нулевого потенциала, двухобмоточный дроссель, блок сравнения, емкостной датчик, выполненный в виде пары измерительных и экранирующего электрода.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность измерения за счет погрешности-нелинейности.

Цель изобретения - повышение точности за счет устранения нелинейности.

Поставленная цель достигается тем, что емкостной измеритель геометрических параметров объектов, содержащий генератор переменного напряжения, емкостной датчик, выполненный в виде пары измерительных и экранирующего электрода, шину нулевого потенциала, трансформаторы, образцовый конденсатор, блок сравнения, снабжен последовательно соединенными фазовым преобразователем и фильтром низких частот, фазосдвигающим блоком, модулятором, трансформатор выполнен с двумя первичными и одной вторичной обмотками, выход генератора переменного напряжения соединен с фазосдвигающим блоком, первым входом модулятора и началом первой первичной обмотки трансферXJ

о

00

ю со

х|

матора, конец которой соединен с первой обкладкой образцового конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, начало второй первичной обмотки трансформатора соединено с измерительным и экранирующим электродами датчика, а конец - с выходом модулятора, начало вторичной обмотки трансформатора соединено с входом фазового преобразователя, а конец - с шиной нулевого потенциала, выход фазового преобразователя соединен с входом фильтра низких частот, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход блока сравнения подсоединен ко второму входу модулятора, выход фазосдвигающего блока подключен к управляющему входу фазового преобразователя, а выходом устройства является выход блока сравнения.

На чертеже приведена структурная схема емкостного измерителя геометрических параметров объектов.

Измеритель содержит трансформатор 1, имеющий первичные обмотки 2,3 и вторичную обмотку4, генератор 5 переменного напряжения, образцовый конденсатор 6, шину 7 нулевого потенциала, емкостной датчик 8, выполненный в виде пары измерительных электродов 9 и 17 и экранирующего электрода 10, фазосдвигающий блок 11, фазовый преобразователь 12, фильтр 13 низких частот, блок 14 сравнения, модулятор 15, выход 16, измерительный электрод 17, в качестве которого используется объект контроля.

Разностный ток цепей, первая из которых образована первичной обмоткой 2 трансформатора 1 и образцовым конденсатором 6, а вторая - измерительным конденсатором, образованным парой измерительных электродов 9 и 17 емкостного датчика 8, и первичной обмоткой 3 трансформатора 1, возбуждаемый генератором 5 переменного напряжения, индуцирует ток во вторичной обмотке 4 трансформатора 1. Ток, протекающий по вторичной обмотке 4 трансформатора 1, фазосдвигающим блоком 11 и фазовым преобразователем 12 сдвигается на 90°. Фильтр 13 низких частот пропускает с выхода фазового преобразователя 12 низкочастотный сигнал на первый вход блока.14 сравнения, на второй вход которого подан 0 подкючлением шины 7 нулевого потенциала. При наличии на выходе блока 14 сравнения сигнала, отличного от

нулевого, сигнал с выхода генератора 5 переменного напряжения модулируется модулятором 15 сигналом, полученным на выходе блока 14 сравнения и пропорциональным полученной разности, что обеспечивает поддержание в измерительной цепи тока той же величины, что и в цепи с образцовым конденсатором 6.

Изобретение обладает высокой точно0 стью измерения благодаря не только устранению погрешности нелинейности, но и большей помехоустойчивости к изменению внешних условий за счет квадратурного выделения на блоках 11 и 12 информативной

5 составляющей сигнала.

Формула изобретения Емкостный измеритель геометрических параметров объектов, содержащий генера0 тор переменного напряжения, емкостный датчик, выполненный в виде пары измерительных и экранирующего электрода, шину нулевого потенциала, трансформатор, образцовый конденсатор и блок сравнения,

5 отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет устранения нелинейности, оно снабжено последовательносоединеннымифазовымпреобразователем и фильтром низких час0 тот, фазосдвигающим блоком, модулятором, трансформатор выполнен с двумя первичными и одной вторичной обмотками, выход генератора переменного напряжения соединен с фазосдвигающим блоком, пер5 вым входом модулятора и началом первой первичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с первой обкладкой образцового конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого по0 тенциала, начало второй первичной обмотки трансформатора соединено с измерительным и экранирующим электродами датчика, а конец - с выходом модулятора, начало вторичной обмотки

5 трансформатора соединено с входом фазового преобразователя, а конец - с шиной нулевого потенциала, выход фазового преобразователя соединен с входом фильтра низких частот, выход которого подключен к

0 первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход блока сравнения подсоединен к второму входу модулятора, выход фазосдвигающего блока подключен к управ5 ляющему входу фазового преобразователя, а выходом устройства является выход блока сравнения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля геометрических параметров (торцового биения, скорости торцового биения, ускорения торцового биения) жестких магнитных дисков и их основ в процессе их производства. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения погрешности нелинейности. Емкостной измеритель биений магнитных дисков содержит трансформатор, имеющий первичные обмотки и вторичную обмотку, генератор прямоугольного напряжения, образцовый конденсатор, айну нулевого потенциала, датчик, имеющий измерительный электрод и дополнительный электрод, фазосдвигающий блок, фазовый преобразователь, фильтр нижних частот, блок сравнения, модулятор, контролируемый магнитный диск. 1 ил.