Емкостный преобразователь перемещения Советский патент 1982 года по МПК G01B7/30 G01B7/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения угловых перемещений. Известны емкостные преобразователи угловых перемещений, принцип действия которых основан на зависимости емкости конденсатора от площади перекрытия пластин подвижного и непо вижного электродов 13. Однако емкостные преобразователи угловых перемещений имеют ряд существенных недостатков, снижающих их точность и надежность. Зто большие дополнительные погрешности при изменении внешних факторов, в особенности температуры, а также самопроизвольный дрейф параметров, резко снижающий точность при продолжи тельных измерениях без промежуточной корректировки и подстройки преобразо вателей. Наиболее близким техническим реш нием к предлагаемому является емкост ный преобразователь перемещения, со держащий группу параллельно расположенных и относительно подвижных ос-ч; новных электродов, установленных со взаимным эталонным смещением, группу относительно подвижных дополнительных электродов и кинематическую связь для соединения основных и допол- нительных подвижных электродов с контролируемым объектом в процессе измерения 2 . Диапазон измеряемых перемещений с помощью преобр азователей данного типа невелик, так как при увеличении зазора между электродами резко падает чувствительность преобразователей, а следовательно, снижается точность измерения. Кроме того, известные преобразователи не могут быть непосредственно использованы для измерения угловых перемещений. Цель изобретения - 1 змерение угловых перемещений. 3 Поставленная цель достигается тем, что электроды выполнены в вид полукруглых пластин, основные подвижные электроды установлены по об стороны от основного неподвижного электрода на равном расстоянии от него, а кинематическая связь выпол на в виде редуктора. На чертеже представлен преобраз ватель, общий вид. Емкостный преобразователь перем щений содержит основной вал 1, сое диняемый в процессе измерения с объектом, с установленными на нем параллельно друг другу основными подвижными электродами 2 и 3 выполненными в виде полукруглых плас тин. Пластины основных подвижных электродов 2 и 3 размещены по обе стороны и на равном расстоян1 -i от идентичной им пластины основного неподвижного электрода Ц, и смещены одна относительно другой на пос тоянный угол О(эталонное смещение) Параллельно группе основных относительно подвижных электродов 2размещена группа дополнительных от носит ель подвижных электродов 5 и пластины которых идентичны пластин основных электродов. Пластина подвижного электрода 5 установлена на дополнительном валу 7, кинематичес ки связанным с валом 1 через редук тор 8. Принцип действия преобразователя заключается в следующем.. При повороте основного вала 1 и меняется в определенном соотношении площадь перекрытия пар основны электродов 2- и дополнительных электродов 5 и 6. Пропорционально менению площади перекрытия изменяется емкость конденсаторов, образо ванных данными электродами. Кривая функциональной зависимос ти выходного сигнала преобразовате ля от перемещения с достаточной точностью может быть представлена некоторым числом отрезков прямых вида 8 Ы ,(1) при i 1 ,2 ,. .. , п , где п - число отрезков аппроксимации, выходной электрический сиг нал, измеряемое угловое перемещ ние. 7 а, коэффициенты функции преобразования, определяемые физическими параметрами преобразователя и являющиеся случайными фцнкциями времени. Изменение коэффциентов а;, bt под влиянием внешних мешающих факторов, а также следствие временного дрейфа параметров преобразователя являются источниками погрешностей измерения угловых перемещений. Для исключения влияния нестабильности указанных коэффициентов, а также их значений на точность измерения проводится три такта измерения углового перемещения, в процессе которых к измерительной схеме устройства в любой последовательности подключаются следующие пары электродов емкостного преобразователя: 2-3,3, . При этом сигналы на выходе измерительного устройства связаны с измеряемым угловым перемещением соответственно зависимостями у + Ы Уа ai( 9 ) ы (2) . где к - постоянное передаточное отношение редуктора. Из (2) находим , . У-ъ-4 Уг.Как видно из СЗ), нестабильные коэффициенты а, Ь не входят в конечное выражение для измеряемого yi- лового перемещения, т.е. на результат измерения не влияют ни мультипликативная составляющая погрешности, определяемая коэффициентом ai , ни аддитивная составляющая погрешности, определяемая коэффициентом Ь . Точность измерения зависит только от стабильности параметров 8 и К, которые могут быть выполнены с требуемой для практики степенью точности . Таким образом, выполнение электродов в виде полукруглых пластин, размещение основных подвижных электродов по обе стороны от основного неподвижного электрода на равном растоянии от него и выполнение кинемаической связи в виде редуктора позволяет измерятьугловые перемещения высокой степенью точности.

Формула изобретения

Емкостный преобразователь перемещения, содержащий группу параллельно расположенных и относительно подвижных основных электродов, установленных с взаимным эталонным смещением, группу относительно подвижных дополнительных электродов и кинематическую связь для соединения основных и дополнительных подвижных электродов с контролируемым объектом в процессе измерения, о т л и .ч а ющ и и с я тем, что, с целью измерения угловых перемещений, электроды выполнены в виде полукруглых пластин, основные подвижные электроды установлены по обе стороны от основного неподвижного электрода на равном расстоянии от него, а кинематическая связь выполнена в виде редуктора .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Электрические измерения неэлектрических величин. Под реД. П.В.Новицкого. Энергия, 1975 с.293-296.

2. Авторское свидетельство СССР ff 488979, кл. G 01 В 7/08, 1976 (прототип ).