Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений Советский патент 1978 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к электроизмеритепьной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений, расстояний, углов.

Известны устройства для измерения перемещений, содержащие емкостной датчик-преобразователь р. .

Недостаток известных устройств зак- лючае-гся в низкой точности измерений, обусловленной нестабильностью зазора емкостного датчика.

Наиболее близким по технической cjinности к данному изобретению является емкостной трансформаторный мост для измеретшя перемещений, содержащий трансформатор напряжения с регулируемой ,и нерегулируемой обмотками, дифференциальный емкостной преобразователь перемещений с переменной активной площадыо электродов, имеющий один общий и два диффере1шиалъных электрода, общий электрод которого подключен к одному конду нерегулируемой обмотки трансформатора напрюкения, компаратор токов с ннд

каторной обмоткой, подключенной к входу усилителя сигнала неравновесия, встречно включеннглми обмотками, подклю ченными одними концами к диффере1щиаль ным электродам преобразователя, а другими - к второму конду нерегул15руемой обмотки т ратюформатора напряжеття (общей точке), и дополнительной обмоткой, а также образцовую меру емкости, подключенную своими выводами к общей точке через дололнит ш ную обмотку компаратора токов и регултгруемую обмотхку трансформатора напряжения 12J,

Недостаток известного емкостного 1рансформаторного моста заключается в том, что он обладает больщой погрешно - стью, обусловленной значительными колебаниями зазора между электродами преобразователя при их взаимном пер&мещекии.

Целью изобретения является повыи &ние линейностп преобразования и точности измерения. . Поставленная цель постт-ается тем, что емкостной т чансформаторный мсют дпя HSfviepeiffin перемеше1гай снабжен расположенным в зазоре дифферезшнал.- ного емкостного преобразователя экра нируюшим электродом, подвижным относительно других элег/гродов и имеющим окнОэ остальные электроды преобразователи жестко скреплены между собой, Кроме того, электроды емкостного гфеобразсгвателя могут быть выполнены «3 идентичного и изотропного материала капрймер, стекла), металлизированного Q одной стороны. На чертеже представлена принципиаль- ная схема емкостного трансс|юрматорно-го моста для измерений перемещегшй. Мост содержит трансформатор 1 Hanpsi о нерегулируемой 2 и регу/труемай 3 обмотками дифференниальный емкостной гфеобразоватбль 4 с общим электродом 5 и ди4х|)ере}шиальными электродами 6 а 7, компаратор. 8 токов с встречно йк.1 Ючеяръ1Мк обмотками 9 и 1О, допол- нкталькой 11 и индикаторной 12 обмот:«KaiVrHs образцовую меру 13 емкости и 3-са,шт&ль 14 сигнала неравновесия Об- 1ДНЙ влек-трод 5 преобразователя подклк. :sH с нерегулируемой обмотке 2 транс- форГ.;агора I напршкймия; а дифференциаль libre ,э)ектрода1 6 и 7 к встречно вклк isKiiinvi обмоткам 9 и 1О компаратора 8 токов. Индикаторная обмотка 12 комнаратора 8 тока подключена к входу усилите-ля 14 сигнала неравновесия, а образ цовая мера 13 емкости включена между данолнительной обмоткой 11 компаратора 8.токов и регулиру эмой обмоткой 3 тран форматора 1 напряжешя. В дяфферег-щиальгый емкостной преобразователь, введен йодвижной относител1эко электродов 5-7 экранирующий электрод 15. В этом элек«тродэ вырезано окно 16 определенной формы, располоясэн1-,юе над дифференциальными электродами 6 и 7, Площадь проекций дифферзшшалы« 1Х электродов 6 и 7 на окно экранирующего электрода 15 определяет чаотичшш емкости дйффере ЕИвльного SMKoCTiioro преобразователя, Эти ллошадк зависит от положения экранирующего электрода 15 по оси измёряе мого перемещения н практически не аа0и сят от none-pe4ja,ix перЬмешений утгомяну того электрода, работает след тощим образом. Пусть экранируют} и электрод 15 на ходатся в пойоже шн, когда его окно расположено симметржчно отнсюителъно линии раздела элект{юдов 6 и 7. В этом случае емкости, определяемые электродом 5 и электродами 6 и 7, равны. Поэтому равны токи, протекающие через эти емкости, и мапгатные потоки, создаваемые встречно включенными обмотками 9 и 10 в сердечнике компаратора 8 токов. При этом, если число витков регулируемой обмотки 3 трансформатора напряжения равно нулю, то магнитный поток в сердеч}шке компаратора также равен нулю. Поэтому равен нулю сигнал неравновесия, наводимый в индикаторную обмотку. Мост находится в состоянии равновесия. Если экранирующий эл,ектрод сместится под действием измеряемого перемещения,то равенство дифференциальных емкостей преобразователя нарушится. В сердечнике компаратора токов :появится магнитный поток, возбуждающий сигнал неравновесия в индикаторной обмотке 12. Этот магнитный поток компенсируется магнитным потоком, создаваемым током образцовой меры емкости. При этом в точке равновесия моста число витков регултфуемой обмотки 3 трансформатора 1 напряжения пропорционально измеряемому перемещеюгю. Дифференциальные емкости преобразователя определяются площадями проекций электродов 6 и 7 на окно 16 экрагшруюшего электрода. Эти площади не зависят . от расстоятшя между электродами 6 и 7 и экранирующим электродом 15. Поэтому смешения экранирующего электрода 15 перпендикулярно линии измеряемого перемещения не- приводят к изменению емкостей преобразователя. Вместе с тем, расстояние между общим электродом 5 и дифферегшиальными электродами 6 и 7, определяющее величину дифференциальных емкостей, не меняется в процессе измере1шя, так как эти электроды жестко закрепленьг между собой. Это позволяет обеспечить высокую точность измерения перемещений, Формула изобретения 1. Емкостной фансформаторный мост для измерения перемещений, содержащий трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой обмотками, дифференциальный емкостной преобразователь перемещений с переменной активной площадью электродов, имеющий один обший и два

дифференциальных электрода, общий электрод которого подключен к одному концу нерегулируемой обмотки, тралсфоматора напряже1гая, компаратор токов с индикаторной обмоткой, подключешгой к входу усилителя сигнала неравновесия, лтвумя встречно включенными обмотками, подключенными одними ко1щами к ди4ференциальным электродам преобразователя, а другими - к второму нерегулируе мой обмотки трансформатора напряжения (общей точке), и дополнительной обмот кой, а также образцовую меру емкости, подключенную своими выводами к общей точке через дополнительную обмотку компаратора токов и регулируемую обмотку трансформатора напряжения, отличающийся тем, что, с иелью по вышекия линейности преобразоватш и точности измерегшй, он снабжен расположен- ным в зазоре диффере1щиального емкостно/

го преобразователя экранирующим элект родом, подвижным относительно остальных электродов и имеющим окно, а оста электроды преобразователя жестко скрепле ы между собой.

2. Мост по н. 1, отличающ и и с я тем, что все электроды емконого преобразователя выполнегш из иде11тичного и изотропного материала (нап{эи мер,-стекла), металлизировашюго с одной стороны.

Источники информации, принятые во вниматдае при экспертизе:

1.АЦЮКОВСКИЙ в. А. Емкостные преобразователи перемещения. ;Ч.-Л., Энергия, 1966,

2.Заявка 2178294/28,

кл. Q О1 В 7/ОО, 1975, по которой принято решение о выдаче .авторского с видетельства.