CN201964871U - 电容式位移传感器及应用该传感器的分量式钻孔应变仪 - Google Patents

电容式位移传感器及应用该传感器的分量式钻孔应变仪 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种带屏蔽极板的电容式位移传感器及应用该传感器的分量式钻孔应变仪，该电容式位移传感器包括有平板电容，所述平板电容由两块以上平行设置的基板构成，该基板由绝缘层和包覆在该绝缘层外表面的导电层构成，在相邻两块基板的相对的面上，均设有极板和引线，该极板和引线均由分隔出的导电层构成。本实用新型采用屏蔽式极板，从源头上抑制传感器噪声，使传感电容极板拾取的信号几乎只与极板位移相关，大大提高了电容式位移传感器的测量精度。

Description

电容式位移传感器及应用该传感器的分量式钻孔应变仪
技术领域
本实用新型涉及位移传感器技术领域，更具体的说是涉及一种带屏蔽极板的电容式位移传感器及应用该传感器的分量式钻孔应变仪。
背景技术
现有的电容式位移传感器大多数采用了三端电容结构，有的还设计了两个电容传感器，以形成差动式工作，例如RZB型钻孔应变仪中的电容式位移传感器。但这些传感器无一例外地都是对整个位移传感器进行屏蔽，称作整体屏蔽。这种屏蔽技术可以基本上屏蔽掉传感器壳体之外的杂散电磁场干扰，在精密测量中，仅仅做到这一步是不够的，因为电容式位移传感器无论采用何种测量电路，都要注意尽量缩短传感器极板的接线，以减小连接电缆引入的分布电容，所以，测量电路的前置放大器总是安装在靠近极板处，这就使得电容式位移传感器的极板会受到置于传感器壳体内部前置电路产生的电场的影响，以及接地回路漏电流形成的电磁场的影响。此外，差动式工作的两个电容器电极各自产生的电磁场也要产生互相影响，这无疑会带来干扰，增大传感器噪声，降低测量精度。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于提供一种带屏蔽极板的电容式传感器，该传感器采用屏蔽式极板，从源头上抑制传感器噪声，使传感电容极板拾取的信号几乎只与电容极板位移相关，大大提高了该传感器测量精度。
本实用新型的另一目的在于提供一种应用上述电容式传感器的分量式钻孔应变仪，该分量式钻孔应变仪大大提高测量精度。
本实用新型是采用如下技术方案来实现上述目的的：一种带屏蔽极板的电容式位移传感器，包括有平板电容，其特征在于，所述平板电容由两块以上平行设置的基板构成，该基板由绝缘层和包覆在该绝缘层外表面的导电层构成，在相邻两块基板的相对的面上，均设有极板和引线，该极板和引线均由分隔出的导电层构成。
作为上述方案的进一步说明：
优选地，所述绝缘层为环氧树脂板、陶瓷板、有机玻璃板等绝缘板材，所述导电层为包覆在该绝缘板材上的金、银、铜等导电金属膜。
优选地，所述极板和引线由机械加工或蚀刻分离出的导电层构成。
优选地，所述极板为圆形、矩形或异形。
一种应用上述带屏蔽极板的电容式位移传感器的钻孔应变仪，包括密封钢筒和位移传递杆，该位移传递杆沿该密封钢筒的径向与密封钢筒内壁垂直连接，所述带屏蔽极板的电容式位移传感器连接在该位移传递杆之间。
本实用新型采用以上技术方案所能达到的有益效果是：
1.本实用新型所述的带屏蔽极板的电容式位移传感器，在基板上形成电容极板和屏蔽层，可使电容式位移传感器的位移传感空间与外部空间实现良好的隔离，不受外界杂散电场的影响，保证有极高的信号噪声比，据初步测试结果表明，噪声降低可达数倍以上，测量系统稳定性及精度有明显提高。
2.本实用新型所述的电容式位移传感器的电容极板可采用绝缘板表面包覆导电层进行蚀刻加工制作，与设计、制作印刷电路板一样，十分方便，而且极板的引线可沿用印刷电路板设计中的引线的方式实现，占用的空间很小，对极板屏蔽效果没有明显影响。
附图说明
图1是本实用新型实施例一所述电容式位移传感器的平板电容结构示意图及其电场分布示意图；
图2是图1所述平板电容的极板结构示意图；
图3是本实用新型实施例二所述电容式位移传感器的平板电容结构示意图及其电场分布示意图；
图4是应用本实用新型所述电容式位移传感器的钻孔应变仪结构示意图。
附图标记说明：
1-陶瓷绝缘板，2-铜膜，3-电容极板，4-金属物体，5-引线，6-密封钢筒，7-电容式位移传感器，8-位移传递杆。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的结构和功能，以下结合附图和优选的实施例对本实用新型作详细说明，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例一
本实施例涉及图1和图2，图1是本实施例所述电容式位移传感器的平板电容结构示意图及其电场分布示意图，如图中所示，该平板电容包括有两块基板，该基板为陶瓷绝缘板1外表面包覆铜膜2构成，在两块基板的相对的面上，蚀刻分离出一部分铜膜2作为平板电容的电容极板3，在基板上除去电容极板3以外的铜膜2即可形成屏蔽层，即使在平板电容附近存在金属物体4，该金属物体4的杂散电场也会被屏蔽层完全隔离，从而使两个电容极板3之间的电场为平行电场，进而使平板电容的电容值的变化只与该平板电容的极板位移相关，不受外部杂散电场变动的影响。
图2是图1所述平板电容的极板结构示意图，如图中所示，该基板呈矩形，该电容极板3为在基板上蚀刻隔离出的圆形铜膜2，在电容极板3上还连接有引线5，该引线5也是由铜膜2蚀刻形成，该引线5占用空间很小，因此对基板的屏蔽效果基本没有影响。
实施例二
本实施例涉及图2和图3，图2在实施例一已经有详细描述，因此不再赘述，图3为本实施例二所述电容式位移传感器的平板电容结构示意图及其电场分布示意图，如图中所示，本实施例所述的平板电容与实施例一所述的平板电容相比，在两侧的基板之间增设了一个基板，该增设的基板的两面均蚀刻有电容极板3，除此以外，其余结构和功能与实施例一的完全一致。
一种钻孔应变仪，应用了实施例一或实施例二所述的带屏蔽极板的电容式位移传感器7，如图4所示，该钻孔应变仪包括密封钢筒6和位移传递杆8，该位移传递杆8沿该密封钢筒6的径向与密封钢筒6内壁垂直连接，所述带屏蔽极板的电容式位移传感器7连接在两个位移传递杆8之间。
本实用新型上述实施例和附图所示仅为本实用新型较佳实施例之一部分，并不能以此局限本实用新型，在不脱离本实用新型精髓的条件下，本领域技术人员所做的任何变动，都属本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种带屏蔽极板的电容式位移传感器，包括有平板电容，其特征在于，所述平板电容由两块以上平行设置的基板构成，该基板由绝缘层和包覆在该绝缘层外表面的导电层构成，在相邻两块基板的相对的面上，均设有极板和引线，该极板和引线均由分隔出的导电层构成。
2.根据权利要求1所述的带屏蔽极板的电容式位移传感器，其特征在于，所述绝缘层为环氧树脂板、陶瓷板、有机玻璃板等绝缘板材，所述导电层为包覆在该绝缘板材上的金、银或铜的金属膜。
3.根据权利要求1或2所述的带屏蔽极板的电容式位移传感器，其特征在于，所述极板和引线由机械加工或蚀刻分离出的导电层构成。
4.根据权利要求3所述的带屏蔽极板的电容式位移传感器，其特征在于，所述极板为圆形、矩形或异形。
5.一种应用上述任意一项权利要求所述的带屏蔽极板的电容式位移传感器的分量式钻孔应变仪，包括密封钢筒和位移传递杆，该位移传递杆沿该密封钢筒的径向与密封钢筒内壁垂直连接，所述带屏蔽极板的电容式位移传感器连接在该位移传递杆之间。
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