Емкостный датчик микроперемещений

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель - повышение точности измерения микроперемещений емкостного датчика. Датчик содержит неподвижные потенциальный 1 и измерительный 2 электроды и охватывающие их внутренний 3 и внешний 4 экраны. Торцы электродов и экранов лежат в рабочей плоскости датчика. Снаружи боковой цилиндрической поверхности внешнего экрана 4 размещен с возможностью возвратно-поступательного движения щуп 5, во внутренней полости которого размещена металлическая пластина 6, которая электрически изолирована от корпуса датчика и расположена параллельно рабочей плоскости его электродов и экранов. При перемещении щупа 5 изменяется зазор между пластиной 6 и рабочими торцами электродов и экранов, что приводит к изменению емкости датчика. 2 ил. 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4822394/28 (22) 22.03.90 (46) 07.04.92. Бюл, М 13 (75) B.Ã.ÏàíîB (53) 621.317.39:531,71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 844986, кл. G 01 В 7/06. 1981.

Контрольно-измерительная техника.

Экспресс-информация. 1977. М 16, с. 1-7, рис. 2. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК МИКРОПЕPЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель — повышение точности измерения микроперемещений емкостного датчика. Датчик содержит не„„5U „„1725070 A l подвижные потенциальный 1 и измерительный 2 электроды и охватывающие их внутренний 3 и внешний 4 экраны, Торцы электродов и экранов лежат в рабочей плоскости датчика. Снаружи боковой цилиндрической поверхности внешнего экрана 4 размещен с возможностью возвратно-поступательного движения щуп 5, во внутренней полости которого размещена металлическая пластина 6, которая электрически изолирована от корпуса датчика и расположена параллельно рабочей плоскости его электродов и экранов. При перемещении щупа 5 изменяется зазор между пластиной 6 и рабочими торцами электродов и экранов, что приводит к изменению емкости датчика. 2 ил.

1725070

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть применено в металлообрабатывающей промышленности, станкостроении и робототехнике при построении прецизионных измерительных устройств для контроля положения рабочих органов станков с ЧПУ, манипуляторов и т,п., для измерения малых прогибов мембран датчиков давления, микрофонов и также в качестве чувствительных элементов сейсмодатчиков.

Известен емкостный преобразователь микроперемещений, состоящий из двух измерительных и одного потенциального электродов, выполненных в виде параллельlblx друг другу токопроводящих стержней и размещенных внутри внешнего экрана. При этом рабочие торцы одного из измерительных и потенциального электродов лежат в одной плоскости, а торец второго измерительного электрода утоплен относительно этой плоскости на расстояние, равное расстоянию между первым измерительным и потенциальным электродами. При этом к потенциальному электроду подключен источник напряжения, а к двум измерительным электродам — дифференциальный (разностный) усилитель и регистрирующий и рибор.

К недостаткам этого устройства относятся недостаточная чувствительность и точность измерений, обусловленная малой амплитудой выходного сигнала, формируемого посредством дифференциального усилителя путем алгебраического вычисления аналоговых измерительных сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является емкостный датчик микроперемещений, содержащий параллельно установленные неподвижные потенциальный и измерительный электроды, выполненные в виде стержней круглого или прямоугольного сечения, а также разделяющий их внутренний и расположенный снаружи внешний экраныторцы которых лежат в общей плоскости с рабочими торцами потенциального и измерительного электродов.

Однако этот емкостный датчик обладает недостаточной точностью, обусловленной малой крутизной его выходной характеристики.

Целью изобретения является повышение точности измерения микроперемещений путем увеличения чувствительности датчика, Для достижения поставленной цели емкостный датчик микроперемещений снабжен охватывающим внешний экран измерительным щупом, установленным с возможностью возвратно-поступательного

55 перемещения вдоль его наружной поверхности, и электрически изолированной металлической пластиной, которая закреплена во внутренней полости щупа и расположена параллельно рабочим торцам электродов и экранов датчика.

На фиг, 1 схематично изображена конструкция емкостного датчика микроперемещений, разрез; на фиг. 2 — выходная характеристика в зависимости диэлектрической проницаемости контролируемого объекта: (а) — е = 10, (б) — е = 100, (в)— металлическая пластина не заземлена, (г)— металлическая пластина заземлена.

Датчик содержит неподвижно закрепленные в корпусе потенциальный стержневой электрод 1 и установленный параллельно ему измерительный электрод

2, который отделен от потенциального электрода внутренним стержневым экраном 3.

Внешний экран 4, выполненный в виде полого цилиндра, охватывает электроды датчика, Снаружи боковой цилиндрической поверхности внешнего экрана 4 размещен с возможностью возвратно-поступательного движения щуп 5, во внутренней полости которого размещена тонкая металлическая пластина 6, электрически изолированная от корпуса датчика с помощью диэлектрической прокладки 7 и расположенная параллельно рабочей плоскости 8 электродов и экранов датчика. Щуп 5 датчика упирается в поверхность контролируемого объекта, перемещение которого измеряется.

Датчик работает следующим образом.

При перемещении объекта изменяется воздушный зазор между плоскостью металлической пластинки 5 и рабочей плоскостью

8 электродов 1 и 2 и экранов 3 и 4 датчика, вследствие чего изменяется выходное на- . пряжение 0вых, снимаемое с измерительного электрода 2 датчика, Чувствительность датчика зависит от величины диэлектрической постоянной материала контролируемого объекта и максимальна в диапазоне 0— хм, где х — величина микроперемещения, когда металлическая пластина 6 не заземлена. Герметизация щупа 5 позволяет свести к минимуму погрешности, связанные с влиянием внешних условий.

Формула изобретения

Емкостный датчик микроперемещений, содержащий параллельно установленные неподвижные потенциальный и измерительный электроды, выполненные в виде стержней круглого или прямоугольного сечения, разделяющий их внутренний и расположенный снаружи внешний экраны, торцы которых лежат в общей плоскости с рабочими торцами потенциального и измеритель1725070, лц

40

50

Составитель B.Ïàíîâ

Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Заказ 1169 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ного электродов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем увеличения чувствительности датчика, он снабжен охватывающим внешний экран измерительным щупом, установлен- 5 ным с возможностью возвратно-поступатель- ного перемещения вдоль его наружной поверхности, и электрически изолированной металлической пластиной, которая жестко закреплена во внутренней полости щупа и расположена параллельно рабочим торцам электродов и экранов датчика.