Емкостный датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика линейных перемещений за счет линеаризации его выходной характеристики. Датчик содержит размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопотенциальный 2, экранный 3 и низкопотенциальный 4 электроды, установленный в параллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между ними плоский заземленный электрод 1, связываемый в процессе измерений с объектом контроля , а также подключенную к высокои низкопотенциальному электродам трансформаторную измерительную схему, включающую генератор 6, трансформатор 7, конденсатор 8 перемененной емкости, служащий для балансировки схемы, и фазочувствительный усилитель 9. При этом ширины высокои низкопотенциального электродов по крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в котором размещены электроды датчика, составляет 1,6-2,3 ширины экранного электрода. При указанном выборе размеров датчика его выходная характеристика является практически линейной . 2 ил.X со с х| сл ел о со N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)s G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ql . Ql

С>

6д

4К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4811010/28 (22) 07.02.90 (46) 15.08,92. Б ол, № 30 (71) Отдел прикладной оптоэлектроники Института физики полупроводников СО АН СССР (72) П,И.Госьков и Г.М, Горбова (56) Non-Contact Thickness Meteis ONO

SOKKl СО. LTD, Head office; shinjuku NS

BLDG P.O, Вох 6068 ТОКУО 160, Japan.

Отчет о научно-исследовательской работе ¹ Э-4-С вЂ” 81 "Исследование и разработка электроемкостных датчиков контроля давления, расстояний, состава веществ и электронного измерителя сверхмалых емкостей датчиков". Научн.руков.проф., д.т.н.

Грохольский А.Л., ¹ Гос.регистрации

01811014605, инв. N 02815018317, r. Киев:

Книга, 1981. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного датчика линейных перемещений за счет линеаризации его вы

„„. Ж „„1755034A 1 ходной характеристики. Датчик содержит размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопотенциальный 2, экранный 3 и низкопотенциальный 4 электроды, установ-, ленный в параллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между ними плоский заземленный электрод 1, связываемый в процессе измерений с объектом контроля, а также подключенную к высоко- и низкопотенциальному электродам трансформаторную измерительную схему, включающую генератор 6, трансформатор 7, конденсатор 8 перемененной емкости, служащий для.балансировки схемы, и фазочувствительный усилитель 9. При этом ширины высоко- и низкопотенциального электродов по крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в котором размещены электроды датчика, составляет 1,6 — 2.3 ширины экранного электрода. При указанном выборе размеров датчика его выходная характеристика является практически лие о 2 )(1755034

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании приборов для измерения толщины заземленных металлических лент, вибраций изделий, имеющих хотя бы одну плоскую поверхность, перемещений мембран, зазоров между металлическими телами и других аналогичных величин.

Известен емкостный датчик линейных перемещений, содержащий размещенные в параллельных плоскостях заземленный электрод,- установленный с воэможностью перемещения и связываемый в процессе измеоения с объектом контроля и установленные в общей плоскости и изолированные один от другого высокопотенциальный и окружающий его экранный электроды.

Недостатком указанного датчика является значительная погрешность, связанная с нелинейностью статической характеристики преобразования, Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является емкостный датчик линейных перемещений, содержащий размещенные в параллельных плоскостях заземленный электрод, установленный с возможностью перемещения и связываемый в процессе измерения с объектом контроля, и установленные последовательно в общей плоскости и изолированные один от другого высокопотен циал ьный, заземленный экранирующий и низкопотенциальный электроды, а также трансформаторную мостовую измерительную схему, в которую они включены.

Недостатком датчика является пониженная точность, обусловленная нелинейностью его выходной характеристики.

Целью изобретения является повышение точности за счет линеаризации выходной характеристики.

Поставленная цель достигается за счет того, что в емкостном датчике линейных ïåремещений, содержащем размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопотенциальный, экранный и низкопотенциальный электроды, установленнйй в параллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между ними плоский заземленный электрод, а также подключенную к высоко-и низкопотенциальному электродам трансформаторную мостовую измерительную схему, ширийыовысоко- и низкопотенциального электродов по крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а

,ачальный зазор между плоскостями, в которых размещены электроды датчика, составляет от 1,6 до 2,3 ширины экранного электрода, ния: на фиг.2 — кривые зависимости емкости

d датчика от отношения при постоянных

h значениях отношений, где n — ширина . высокопотенциального и низкопотенциального электродов, а 21 — ширина экранного

10 электрода, d — зазор между обкладками, Емкостный датчик содержит размещенные в параллельных плоскостях перемеща ющийся заземленный электрод 1, связанный в процессе измерения с объек15 том контроля, установленные последовательно в общей плоскости и изолированные один от другого высокопотенциальный 2, заземленный экранирующий 3 и низкопотенциальный 4 электроды. Для исключения

20 паразитной емкости между высокопотенци30 объекта контроля. Перемещение объекта контроля вызывает перемещение заземлен35 . ного электрода 1, которое изменяет емкость

На фиг.1 представлена схема датчика, а также измерительная цепь для его включеальным 2 и низкопотенциальным 4 электродами в нерабочей области датчика введен экран 5. Датчик включают в трансформаторный мост переменного тока, содержащий генератор 6, трансформатор 7, конденсатор переменной емкости 8, фазочувствительный усилитель 9, Емкостный датчик линейных перемещений работает следующим образом.

С помощью конденсатора переменной емкости 8 уравновешивается трансформаторный мост при нулевом перемещении датчика, что приводит к появлению сигнала разбаланса моста, соответствующего перемещению объекта контроля.

Как следует из фиг.2, при отношении

21

> 6 в диапазоне — от 1,6 до 2,3 емкость

2l датчика линейно зависит от контролируемого зазора d.

Таким образом, при выполнении высокопотенциального и низкопотенциального электродов датчика одинаковой ширины, которая превышает шестикратное значение ширины экранного электрода, и перемещении заземленного электрода, связанного с объектом контроля, относительного экранного в диапазоне от 1,6 до 2,3 ширины экранного электрода, выходная характеристика датчика является практически линейной.

Формула изобретения

Емкостный датчик линейных перемещений, содержащий размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопотенциальный, экранный и

1755034

049

РЮ ф7

1б

Корректор И;Шулла

Составитель П.Госьков

Техред М,Моргентал

Редактор О.Спесивых

Заказ 2882 Тираж : :.: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 низкопотенциальный электроды, установленный в параллельной им плоскости с воз-: можностью изменения зазора между нимй плоский заземленный электрод, а также подключенную к высоко- и низкопотенци- 5 альному электродам трансформаторную мостовую измерительную схему, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет линеаризации выходной характеристики, ширины высокои ниэкопотенцйэльного электродов llo крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в которых размещены электроды датчика, составляет 1,6-2,3 ширины экранного электрода.