Емкостный измеритель перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

(54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к измерению перемещений. Известен емкостный измеритель перемещени содержащий диффере{| циальный конденсатор и схему обработки измерительного сигнала 1}. Недостаток этого измерителя --низкая точность измерения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является емкостный -измеритель перемещений, содержащш емкостный преобразователь с потенциальным, экранирующим и токовыми электродами, генератор, подключенный к потенциальному электроду преобразователя, индикатор равновесия, комп4ратор токов с двумя. Дифференииальнь1ми обмотками, подключенными к токовым электродам преобразователя, регулируемой обмоткой, обмоткой смещения, включенной последова- тельно между общей точкой дафференциальных обмоток и первым вь(водом регулируемся обмотки, и указательной обмоткой, подключенной к индикатору равновесия 2.Недостатком известного устройства является низкая точность измерения. Это обусловлено наличием некоторого ненулевого потенциала на экранирующем электроде. Указанный потенциал возникает замечет того, что через емкость между потенциальным и экранирукнцим электродами проходит ток, протекающий затем по проводу, заземляющему экранирующий элек- трод. Так как сопротивление этого провода не равно нулю (оно особенно резко возрастает в тех случаях, когда для повыщения быстродействия увеличивают рабочую частоту), то падение напряжения на этом проводе за счет протекания по нему тока и определяет потенциал экраннрующего электрода. Под действием этого потенциала через емкость между экранирующим и токовым электродами протекает ток, который, суммируясь с рабочим током токового электрода, изменяет его и вызывает появление мультипликативной погрецшости. Целью изобретения является повышение точности измерения. 39 Поставленная цель достигается тем, что измеритель снабжен повторителем напряжения, вклю ченным между экранирующим электродом и вторым вьшодом регулируемой обмотки. На чертеже приведена блок-схема емкостного измерителя перемещений. Измеритель содержит генератор 1, дифференциальный емкостный преобразователь 2 с потенциальным электродом 3, подключенным к генератору 1, экранирующим электродом 4 и токовыми электродами 5, компаратор 6 токов с двумя дифференциальными обмотками 7 и 8, обмоткой 9 смещения, регулируемой обмоткой 10 и указательной обмоткой И, детектор 12 равновесия, вход которого подклю.чен к указательной обмотке II, и повторитель 13 напряжения, вход которого подключен к экранирующему электроду 4.; Устройство работает следующим образом. Напряжение от генератора 1 поступает на потенциальный электрод 3 преобразователя 2 и вызывает протекание токов через частичные емкости между потенциальным и токовыми электродами. Разность указанных токов линейно связана с измеряемым перемещением. Токи электродов 5 проходят по дифференциальным обмоткам 7 и 8 и последовательно соединенным обмотке 9 смещения и регулируемой обмотке 10 и через малое выходное сопротивление повторителя 13 напряжения. Протекание этих токов по обмоткам компаратора 6 токов вызывает появление сигнала неравновесия в указательной обмотке 11, подключенной к детектору 12 равновесия. Пооледашй анализирует сигнал неравновесия и изменяет число витков регулируемой обмотки 10 так, что результирую щий магнитный поток в компараторе 6. токов сводится к нулю. Равновесное число витков регулируемой обмотки 10 пропорционально изме .ряемому перемещению. Ток, протекающий через емкость между по;тенциальным 3 и экранирующим 4 электродами, замыкается через проводник,; идущий от преобразователя 2 на общую точку измеритель 6 НОЙ цепи. Он вызывает падение напряженияна сопротивлении этого провода, и, следовательно, появление некоторого напряжения на экранирующем электроде 4. Это напряжение постутает на повторитель 13 напряжения и воспроизводится на его выходе. В результате все обмотки компаратора 6Трков и токовые электроды 5 оказываются под таким же потенциалом, что и экранирующий электрод 4. Очевидно, что при этом ток через емкость между уломянуты ми электродами протекать не будет и, тем самым, устраняется погрешность измерения за счет неэквйпотенциальности токового и экранирующего электродов. Формула .изобретения Емкостный измеритель перемещений, содержащий емкостный преобразователь с потенциальным, экранирующим и токовыми электродами, генератор, подключенный к потенциальному электроду преобразователя, индикатор равновесия, компаратор токов с двумя дифференциала ными обмотками, подключесшыми к токовым электродам преобразователя, регулируемой обмоткой, обмоткой смещения, включенной последовательно между общей точкой дифферент циальных обмоток и первым вьшодом регулируемой обмотки, и указательной обмоткой подключенной к индикатору равновесия, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыщения точности измерения, он снабжен повторителем напряжения, включенным между экранирующим электродом и вторым вьшодом регулируемой обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ацюковский В. А. Емкостные преобразователи перемещений. М-Л., Энергия, 1966, с. 21-28. 2.Авторское свидетельство СССР по эа:явке N 2198036/28, кл. G 01 В 7/00, 1975 (прототип).