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

(5) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для измерения перемещений. Известен емкостньт измеритель перемещений, содержащий генератор и дифференциальный емкостный преобразователь 1 . Недостаток известного устройства состоит в невысокой точности измерения. Наиболее близкимпо технической сущности к предлагаемому является ем костный измеритель перемещений, содержащий генератор дифференциальный емкостный преобразователь перемещени с потенциальные электродом, подключе ным к генератору, экранирующим и токовым электродами, индикатор равновесия и компаратор токов с указатель ной обмоткой, подключенной к индикат ру равновесия, дифференциальными обмотками , подключенными к токовым . электродам, последовательно соединен ными обмоткой смещения и регулируемо обмоткой, подключенными к общей точке дифференциальных обмоток С2. Недостаток известного устройства заключается в невысокой точности измерения, обусловленной неэквипотенциальностью токовых и экранирующего электродов. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что емкостный-измеритель перемещений, содержащий генератор, дифференциальный емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, подключенным к генератору, экранирующим и токовым электродами, индикатор равновесия и компаратор токов с указательной обмоткой, подключенной к индикатору равновесия, дифференциальными обмотками, подключенными к токовым электродам, последовательно соединенными смещения и регули руемой обмоткой, подключенными к об1щей точке дифференциальных обмоток, . 3 снабжен инвертирующим сумматором, первый вход которого подключен к потенциальному электроду преобразователя, образцовой емкостью, включенной между выходом сумматора и экрани рующим электродом, и усилителем, вхо которого подключен к экранирующему электроду, а.выход -.к второму входу сумматора. На чертеже приведена блок-схема емкостного 1 змерителя перемещений. Устройство содержит генератор 1, дифференциальный емкостный преобразователь 2 с потенциальным электродом 3, подключенным к генератору, эк ранирующим 4 и тoкoвыJ и 5 электродам компаратор 6 токов с дифференциальными обмотками 7 И 8, обмоткой 9 смещения, регулирующей 10и указательной 11 обмотками, индикатор 12 равновесия, подключенный к указатель ной обмотке 11, инвертирующий сумматор 13j первый вход которого подключен к выходу генератора 1, образцовую емкость k, включенную между выходом сумматора 13 и экранирующим электродом преобразователя 2, усилитель 15, вход которого подключен к экранирующему электроду 4, а выход к второму входу сумматора 13. Устройство работает следующим образом. Сигнал генератора 1, приложенный к потенциальному электроду 3, вызывает появление токов в целях токовых электродов 5, причем разность этих токов линейно зависит от положения экранирующего электрода , и, следовательно, от измеряемого перемещения Токи токовых электродов 5 проходят по обмоткам компаратора 6 токов и вызывают появление в его указательной обмотке 11 сигнала неравновесия. Этот сигнал поступает в индикатор 12 равновесия, который изменяет число виткбв регулируемой обмотки, 10 (уравновешивает мост) так, что сводит названный сигнал к нулю. Между равновесным числом витков регулируемой обмотки и измеряемым перемещением существует линейная зависимость. Указанная зависимость, однако, справедлива лишь при. условии, что потенциал экранирующего электрода равен нулю В реальном устройстве это.условие не соблюдается из-за протекания паразитиогЬ тока по емкости между потенциальным 3 к экранирующим электрода ми. 0 Этот ток протекает по заземляющему экранирующий электрод проводнику и вызывает падение на его сопротивлении напряжения, которое действует на экранирующем электроде i. В случае равенства образцовой емкости 1k и емкости между потенциальным 3 и экранирующим t электродами ток на входе усилителя 15 равен нулю. Если we эти емкости не равны между собой, ток поступает на вход усилителя 15 с выхода которого усиленный сигнал подается на второй вход инвертирующего сумматора 13. Образованная таким образом цепь отрицательной обратной связи стремится уменьшить входной ток усилителя 15 уменьшить входной ток усилителя до значений, близких к нулю, при этом потенциал экранирующего электрода таюхе стремится к нулю. Измерение емкости между потенциальным 3 и экранирующим Ц электродами вызывает появление сигнала на входе усилителя 15 и описанный выше процесс повторяется, сохраняя эквипотенциальность экранирующего 4 и токовых 5 электродов. Изобретение позволяет повысить точность измерения путем уменьшения погрешности, вызванной неэквипотенциальностью экранирующего и токовых электродов емкостного преобразователя. Формула изобретения Емкостный измеритель . перемещений содержащий генератор, дифференциальный емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, подключенным к генератору, экранирующим и токовым электродами, индикатор равновесия и компаратор токов с указательной обмоткой, подключенной к индикатору равновесия, дифференциальными обмотками, подключенными к токовым электродам, последовательно соединенными обмоткой смещения и регулируемой обмоткой, подключенными K общей точке Д1г1фференциальных обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен инвертирующим сумматором, первый вход которого подключен к потенциальному электроду преобразователя, образцовой емкостью, включенной между выходом сумматора и экранирующим электродом, и усили.телем, вход которого подключен к эк ранйрующему электроду, а выход - к второму входу сумматора. Источники информации, принятые во ьнимание при экспертизе 77930« I 1. Авторское свидетельство СССР по зая-вке W 2198036/18-28, кл. G 01 В 7/00, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 5 по заявке 1Г 297«331/l8-28, кл. G 01 В 7/00, 1980 (прототип).