Емкостный преобразователь деформации Советский патент 1981 года по МПК G01L1/14 

(54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕФОРМАЦИИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в устройствах для измерения массы и силы. Известны емкостные преобразователи, применяемые для измерения силы или массы, представляющие собой плос кие или коаксиальные конденсатор D-l Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь содержгицнй металлический воспринимающий элемент удерживаемый изоляционными держате лями, что обеспечивает создание электрической емкости мбяоду верхней инижней поверхностями упругого элемента С2. Однако в этих устройствах измерение осуществляется лишь вдоль линии, соответствующей линии крепления элвк родов емкостного преобразователя х внутренней поверхности отверстия, кроме того, сами электроды, их изоляторы и крепления к упругому элементу подвергсоотся действию мехаиических напряжений, что является источником невоспроизводимости измерений, и значительно усложняет техно логию изготовления. Цель изобретения - расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что в отверстие упругого элемента введен с зазором цилиндрический стержень, на поверхности которого выполнена двухзаходная винтовая резьба, а электроды выполнены в виде двух спиралей, размещенных в канавках резьбы, при этом внешний диаметр спиралей не прешвиает наружного диаметра резьбы. 1фоме того, с целью обеспечения изАюреиия деформёщии преимущественно в заданной области отверстия, между стержнем и чувствительным элементом раз14е|| и токопроводящий экран, гальванически свяэан1Шй со стержнем. На фиг. 1 изображен емкостный преобразователь деформации; на фиг. 2 - зависимость емкости преобразователя от диаметра отверстия на фиг. 3 и 4 - модификации преобразователя. EmcocTHUR преобразователь деформеиции состоит из цилиндрического металлического стержня 1, помещенного в отверстие в теле упругого элемента 2, На поверхности стержня выполнена двухэаходная резьба прямоугольiioro или иного профиля, в пазы которе, предварительно покрытые изоляциониым слоем 3, укладываются электроы 4, круглого или иного сечения, аким образом, чтобы внешний диаметр амотки бьш раве« или незначительно тличался от внешнего диаметра стержя.

Выполненные на стержне намотки обазуют электроды емкостного преобраователя, гребни резьбовой нарезки - разделительный экран между ними, а внутренняя поверхность отверстия - подвижный экран преобразователя, изменение фор1«д которого приводит к изменению емкости преобразователя.

Зависимость емкости преобразователя С от диаметра отверстия D показывает, что в окрестности точки, соответствующей Од, кривая имеет линейную зависимость между С и О, что определяет начальное расстояние между внешним диаметром Нсциютки и диаметром отверстия. Экспериментсшьно установлено, что это.расстояние для отверстия 10-20 мм составляет 0,30,5 мм. Изменение этого расстояния в любой точке поверхности отверстия приводит к изменению емкости, что существенно отличает эту конструкцию от известной, где изменение емкости возникает только при деформации на линии крепления электродов.

Под воздействием приложенной нагрузки происходит деформация упругого элемента i устройства, вызываю1пё1Я уменьшение рабочего зазора между стенкой отверстия упругого элемента и стержнем емкостного преобразователя деформаций, помещенным в нем. Уменьшение рабочего зазора приводит к наложению дополнительной экранировки на межэлектронное пространство преобразователя, а следовательно, и к снижению его емкости, регистрируемой вторичной аппаратурой. Практическое применение предлагаемого устройства предполагает ряд его модификаций. Так, для обеспечения измерения деформаций в заданном участ ке поверхности отверстия поверхность электродов, за исключением их поверхности, противолежсццей згщанному участку, может быть экранирована путем нанесения на предварительно покрытые изоляционным слоем электроды токопроводящего экрана 5, гальванически связанного со стержнем.

В преобразователе (фиг. 3) с двумя экранированными секторами поверхности намотки обеспечивается проведение измерений преимущественно вдоль или поперек действующей на упругий элемент силы.

Для достижения начального баланса моста и обеспечения термокомпенсирующего применяется преобразователь (на фиг. 4), в котором два аналогичных преобразователя расположены на общем стержне, а закрывающие часть сектора поверхности намотки токопроводящие экраны одинаковые, но расположены под углом 90 друг к другу, что обеспечивает измерения вдоль и поперек действующей силы, т.е. деформации разного знака.

Включение таких преобразователей в противоположные плечи моста с индуктивно связанными плечами обеспечивает начальный баланс и компенсацию температурных воздействий при условии полной идентичности исполнения обоих преобразователей.

Изобретение дает принципиально новую возможность измерения интегрального значения деформаций по всей поверхности отверстия и обеспечивает высокую воспроизводимость результата измерения.

Формула изобретения

0 спиргшей не превышает наружного диаметра резьбы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 с. 222,

кл. 6 01 L 1/14, 09.09.76 (прототип).

KujnepumMtc емкости