Емкостный датчик
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля положения границы неэлектропроводящих сред с различной диэлектрической проницаемостью. Цель изобретения обеспечение инвариантных по отношению к температуре измерений, При достижении контролируемой средой уровня измерительного конденсатора Сх его емкость изменяется за счет изменения диэлектрической проницаемости, соответственно изменяется и коэффициент Кз передачи, а емкость компенсирующего конденсатора С0 и коэффициент передачи Кю остаются неизменными . Прибор зарегистрирует разность напряжений, величина которой зависит от положения границы контролируемой среды в пределах, обусловленных диаметром датчика . 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ф (21) 4450424/10 (22) 29.06.88 (46) 07.09.91. Бюл. N. 33 (72) В,Л,Воронов и В.И.Слугин (53) 681.128 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 642639, кл. G 01 N 27/22, 1976. (54) ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля положения границы неэлектропроаодящих сред с различной диэлектрической проницаемостью. Цель изобретения—
Изобретение относится к измерительной технике.и может быть использовано для контроля положения границы неэлектропроводных сред с различной диэлектрической проницаемостью, например уровня хладона.
Целью изобретения является обеспечение ин вариантных по соотношению к температуре измерений.
На фиг. 1 изображен датчик, аксиальный разрез; на фиг. 2 — внешняя сторона каждого из двух слоев; на фиг. 3 — их внутренняя сторона; на фиг. 4 — электрическая схема датчика.
Датчик выполнен а виде многослойной печатной платы, содержащей два слоя 1 и 2 диэлектрика, на каждом из которых нанесены на внешней стороне концентрические кольцевые электроды 3 и 4, а на внутренней — металлизированный экран 5. Пять переходных металлизированных отверстий размещены на одном диаметре, при этом отверстие 6, расположенное в центре, на Ы 1675683 А1 (sl)s G 01 F 23/26, G 01 N 27/22 обеспечение инвариантных по отношению к температуре измерений. При достижении контролируемой средой уровня измерительного конденсатора С» его емкость изменяется эа счет изменения диэлектрической проницаемости, соответственно изменяется и коэффициент Ка передачи, а емкость компенсирующего конденсатора С> и коэффициент передачи К10 остаются неизменными. Прибор зарегистрирует разность напряжений, величина которой зависит от положения границы контролируемой среды в пределах, обусловленных диаметром датчика. 4 ил. внешней стороне соединено с контактной площадкой 7, а на внутренней — с экраном
5. Переходные отверстия 8 — 19 расположены на кольцевых электродах 3 и 4 симметрично относительно центра по два на каждом из них, причем одно из отверстий на каждом электроде соединено с контактной площадкой 12, 13, изолированной от этого электрода. На внутренней стороне каждого слоя эти четыре переходных отверстия соединены с контактными площадками 14-17, изолированными от экрана 5. Внутренние стороны слоев соединены так, что идентичные половины внешних сторон оказываются развернутыми одна относительно другой на 180 вокруг оси отверстия 6. Переходные отверстия обоих слоев совмещены и заполнены проводником 18.
Датчик представляет собой набор конденсатороа. связанных между собой (фиг. 4), при этом обкладками конденсаторов являются: С» — кольцевые электроды 3, 4 слоя 1;
Со — кольцевые электроды 3, 4 слоя 2; С1—
1675683 кольцевой электрод 3 слоя 1 и металлизированный экран 5; Сг — кольцевой электрод 3 слоя 2 и металлизированный экран 5: Сз— кольцевой электрод 4 слоя 1 и металлизированный экран 5; C4 — кольцевой электрод 4 5 слоя 2 и металлизированный экран 5.
Номера клемм на схеме соответствуют номерам позиций металлизированных отверстий датчика, заполненных проводниками. Схема представляет собой два 10 емкостных делителя, образованных конденсаторами Сх, С1 и Со С2 или Cxþ Сз и Со С4
Датчик должен быть установлен в контейнере с контролируемой средой так, чтобы одна плоская поверхность находилась на 15 внутренней поверхности контейнера, а дру; гая — вне контейнера и была изолирована от контролируемой среды, как и проводники, соединяющие электроды датчика с измерительной схемой. В зависимости от вида кон- 20 троля датчик может быть установлен на дне, на крышке или на вертикальной сте ке контейнера. Установка датчика на дне контейнера обеспечивает контроль опорожнения, на крышке — предельное заполнение 1806- 25 ходимого объема.
Компенсирующий конденсатор Со испытывает только воздействие окружающей среды, так как слой 2 датчика изолирован от контролируемой среды. Измерительный 30 конденсатор Сх испытывает, кроме того, и воздействие контролируемой среды, с которой слой 1 датчика находится в непосредственном контакте в процессе работы, Если к контактам 6, 9, 10 и 11 подключен 35 источник переменного напряжения, а к контактам 8 и 10 подключен прибор для измерения разности напряжений на делителях, то относительно входного напряжения, подаваемого на входы 9, 10, 11, коэффициенты 40 передачи по выходам на клеммах 8, 10 делителей соответственно равны
Сх 1
С1+Сх 1 „С1
Сх 45
К1о =Со . 1
C2 + Со C2
Со Когда контролируемая граница сред находится ниже датчика, емкости конденсато- 50 ров делителей равны: Сх =- Со, Cz -= C> и, следовательно, равны коэффициенты передачи K8 == Кю. Это равенство не нарушается при изменении внешних факторов, например.температуры. Показание прибора в этом случае равно нулю.
При достижении контролируемой средой уровня измерительного конденсатора
Сх его емкость изменится за счет изменения диэлектрической проницаемости, соответственно изменится и коэффициент передачи Ks, а емкость компенсирующего конденсатора Со и коэффициент передачи
К1о останутся неизменными. Прибор зарегистрирует разность напряжений, величина которой зависит от положения границы контролируемой среды в пределах, обусловленных диаметром датчика (при его вертикальном размещении), Так как конфигурация и размеры электродов на обеих сторонах датчика одинаковы, то безразлично, какая из сторон находится в контакте с контролируемой средой. Изменение геометрических параметров датчика при изменении температуры окружающей среды, в том числе и контролируемой, не влияет на результат измерений, Формула изобретения
Е мкостной датчик, содержащий диэлекттрическое основание в форме диска, на котором расположены два электрода в виде концентрических колец, отличающийся тем, что, с целью обеспечения инвариантных по отношению к температуре измерений, он выполнен в виде трехслойной печаткой платы с двумя разделительными слоями диэлектрика и пятью сквозными переходными проводниками, расположенными перпендикулярно плоскости диска на одном диаметре, при этом проводник в центре диска соединен с внутренним проводящим слоем и изолирован от электродов на внешних идентичных проводящих слоях, а остальные четыре проводника изолированы от внутреннего проводящего слоя и расположены по два в области каждого из кольцевых электродов симметрично относительно центра, причем каждый из них соединен с соответствующим кольцевым электродом на одном из внешних проводящих слоев и изолирован от электрода на другом внешнем пров,одящем слое.
1675683
1675683
Составитель А.Курочкин
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö
Редактор А,Мотыль
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2993 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
