Емкостный преобразователь перемещений Советский патент 1993 года по МПК G01B7/00 

(Л

С

Изобретение относится к измерительной техника Ц$льизобретения-расширение диапазона измерения емкостного преобразователя перемещений, содержащего потенциальный, экранирующий и токовый электроды. Экранирующий электрод выполнен в виде металлической или металлизированной диэлектрической ленты с прозрачными для электрического поля окнами, площадь каждого из которых изменяется в направлении продольной оси преобразователя. Потенциальный и токовый электроды выполнены идентично состоящими каждый из двух секций, которые образуют попарно конденсаторы постоянной и переменной емкости, благодаря чему, может быть реализован логометрический метод преобразования выходного сигнала преобразователя. 2 з,п.ф-лы, б ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений и расстояний.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения.

На фиг. 1 изображен продольный разрез емкостного преобразователя перемещения; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - пластины потенциального и токового электродов; на фиг.5 - экранирующий электрод на основе ленты из диэлектрического материала; на фиг.6 - то же в виде металлической ленты.

В соответствии с чертежом емкостный преобразователь перемещения содержит потенциальный 1, токовый 2 и секционированный экранирующий 3 электроды (фиг.1), Секции экранирующего электрода электрически соединены между собой и с общей

точкой 4. Потенциальный и токовый 2 электроды выполнены одинаково в виде проводящих пластин 5 и 6, расположенных на диэлектрической пластине в одной плоскости с зазором 7 между ними (фиг.З и 4). Эти электроды жестко соединены между собой подобно вертикальной проекции относительно друг друга. Экранирующий 3 электрод выполнен с возможностью перемещения в виде ленты, размеченной на экранирующие секции 8, представляющие собой участки одинаковой конфигурации и одинаковой продольной длины (фиг.З). Каждый участок имеет прозрачное для электрического поля окно 9, площадь которого различна для каждого участка и изменяется от участка к участку пропорционально увеличению длины ленты П, где п - количество, а 1 - длина секций. Пластины потенциального и токового электродов имеют

Ј

00

о ы -ч

00

длину (пласт., кратную длине секции (фи г. 4).

пласт ID , где m 1... - целое число.

Пластины 5 и б потенциального 1 электрода электрически соединены между собой и образуют рабочий конденса- тор относительно одной пластины 5 токового электрода 2, и образцовый конденсатор относительно другой пластины 6 (фиг.2). Поверхность ленты 3 параллельна поверхности пластин электродов. Окна 9 расположены между пластинами 6 рабочего конденсатора (фиг.2 и 3).

Вариантами исполнения зкранирующе- го электрода могут служить два технических решения. Одно (фиг,5) заключается в том, что лента экранирующего электрода выполнена из диэлектрического материала, а экранирующие участки 10 выполнены в виде аппликации из проводл дего материала, наложенного на поверхность участков ленты, при этом ширина ленты соизмерима с общей шириной потенциального и токового электродов. Другое (фиг.б) - в том, что лента 3 экранирующего электрода выполнена электропроводящей, а участки 9, прозрачные для электрического поля, выполнены в виде сквозных просечек поверхности ленты, при этом ширина ленты соизмерима с шириной одной пластины потенциального и токового электродов, образующих рабочий конденсатор.

Емкостный преобразователь перемещений .работает следующим образом,

При движении экранирующего электрода 3 в зазоре между потенциальным 1 и токовыми электродами, на токовых 2 электро- дах создается напряжение, зависящее от напряжения на потенциальном электроде 1, площади электродов, расстоянии между ними, диэлектрической проницаемости среды и площади окна 9 (для рабочего конденсатора). Так как все перечисленные факторы влияют одинаковым образом на величины рабочего и образцового конденсаторов, выходное напряжение датчика оказывается зависящим только от площаи окна 8 участка 9, экранирующего электрода 3, который в данный момент находится в зазоре между потенциальным 1 и токозым 2 эляктродами. Так как ширина окна 8 на экранирующем электроде 3 выбирается шире пластин 5 и 6 потенциального и токового электродов, образующих рабочий конденсатор, она не вли- яет на величину полезного сигнала, и сигнал однозначно определяется лишь длиной окна 8 экранирующего электрода 3. При современной технологической оснастке длина

окна на каждой секций 9 электрода 3 может быть выполнена с весьма высокой точностью, что обеспечивает соответственно высокую точность рассматриваемого емкостного преобразователя перемещений. Для самого распространенного случая, когда требуется линейная зависимость выходного сигнала от перемещения на одном конце экранирующего электрода длина окна минимальна (может быть равна нулю), на другом конце максимальна (например, занимает всю длину секции) и при перемещении (фиг.б, 6) от одной секции 9 к другой происходит равномерное увеличение длины окна (фиг. 1, 3, 5, 6), а следовательно, увеличение выходного сигнала.

Формул а.изобретения

3

L

10 г

bg....,Y--------г

, S

S

I

ae-Э

Фи&б