CS199834B1

CS199834B1 - Determination method of sensitivity of electrocapacity measurement of distance changes of tested objects from electrocapacity sensing elements

Info

Publication number: CS199834B1
Application number: CS511275A
Authority: CS
Inventors: Stepan Figar; Lubomir Jiricek; Pavel Charvat
Original assignee: Stepan Figar; Lubomir Jiricek; Pavel Charvat
Priority date: 1975-07-18
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1980-08-29

Description

Vynález se týká způsobu stanovování citlivosti elektrokapacitních měření změn vzdálenosti vyšetřovaných objektů od elektrokapacitních činidel, například při elektrokapacitních aktografických, resp. aktometrických měřeních pohybů živých organismůnebo jejich části, jejich třesů nebo tzv. titubačních pohybů těžiště těla při stoji nebo chůzi, nebo při elektrokspacitních plethysmografických měřeních, dále při měřeních vibrací strojů spod., prováděných v elektrickém poli rozprostřeném mezi alespoň dvěma elektricky vodivými a navzájem alespoň přibližně rovnoběžnými plochami. Při těchto měřeních je důležité, aby byla dokumentována aktuální citlivost daného měření při různých vzdálenostech měřící elektrody elektrokapacitního čidla od povrchu vyšetřovaného objektu a to s ohledem na fyzikální závislosti mezi těmito různými vzdálenostmi a kapacitou kondenzátoru tvořeného * měřicí elektrodou a povrchem vyšetřovaného objektu. Dosud se toto dokumentování provádělo záváděním definovaného mechanického posunu měřící elektrody vůči povrchu vyšetřovaného objektu, čímž se získávala tomuto posunu odpovídající změna kapacity jakožto cejchovní hodnota pro cejchování citlivosti daného měření. Hlavním nedostatkem tohoto způsobu cejchováni je skutečnost, že je technicky obtížné zajistit přesnou funkci a spolehlivost mechanismu atandartniho posunu měřicí elektrody, nebo vyšetřovaného objektu vůči sobě navzájem. Kromě toho odpovídající zařízení je poměrně nákladné, rozměrné a v případě, kdy jde o zachování celkové malé hmotnoeti elektrokapacitního čidla, i neúměrně těžké.The invention relates to a method for determining the sensitivity of electrocapacity measurements of changes in the distance of objects to be examined from electrocapacity reagents, e.g. actometric measurements of movements of living organisms or their parts, their tremors or so-called titubation movements of the center of gravity of the body while standing or walking, or in electrocapacity plethysmographic measurements, in vibrations measurements of machines from below. parallel surfaces. In these measurements, it is important that the current sensitivity of the measurement be documented at different distances of the electrocapacity sensor measuring electrode from the surface of the object to be examined, taking into account the physical dependence between these different distances and capacitor capacitance. So far, this documentation has been performed by introducing a defined mechanical displacement of the measuring electrode relative to the surface of the object to be examined, thereby obtaining a corresponding change in capacity as a calibration value for calibrating the sensitivity of the measurement. The main drawback of this calibration method is the fact that it is technically difficult to ensure the accurate function and reliability of the atandart shift mechanism of the measuring electrode, or the object under test, with respect to each other. In addition, the corresponding device is relatively expensive, bulky, and disproportionately heavy when maintaining the overall small mass of the electro-capacitive sensor.

199 834199 834

Tyto nedostatky odstraňuje způeob stanovování citlivosti elektrokapacitních měření změn vzdálenosti vyšetřovaných objektů od elektrokapacitních čidel podle vynálezu, jehož podstata epočívá v tom, že ae do prostoru elektrického pole rozprostřeného mezi alespoň dvěma elektricky vodivými a navzájem alespoň přibližně rovnoběžnými plochami zavádí a z něj odstraňuje nové dielektrikum, přičemž takto způsobované změny hodnot elektrické kapacity mezi rovnoběžnými plochami jsou zjišťovány např. jejich odečtením ze stupnice měřiče kapacity, načež se provede mechanickým zařízením posuv jedné z rovnoběžných ploch vůči druhé tak, aby tím způsobená elektrokapacitnl změna byla shodná se změnou způsobenou zaváděním nového dielektrika; takto provedený posuv ee změří a získaná hodnota se dále používá k převádění zjišťovaných elektrokapacitních změn na geometrické hodnoty. Novým /cejchováním/ dielektrikem může přitom být jakékoliv dielektrikum, jehož permitivita je odlišná od permitivity dielektrika, které zaujímá prostor mezi rovnoběžnými plochami, např. jím může být deska určité tloušťky, zhotovená z materiálu, jehož permitivita je odlišná od permitivity dielektrika zaujímájící prostor mezi rovnoběžnými plochami.These drawbacks are eliminated by the method of determining the sensitivity of electrocapacity measurements of changes in the distance of the objects to be examined from the electrocapacity sensors according to the invention, which consists in introducing and removing a new dielectric into the electric field extending between at least two electrically conductive and at least approximately parallel surfaces. the changes in the electrical capacitance thus generated between the parallel surfaces are detected, for example, by subtracting them from the capacity meter scale, and then moving the parallel surfaces relative to one another by mechanical means so that the electrocapacitance change caused thereby is identical to the change caused by the introduction of the new dielectric; the displacement ee measured in this way is measured and the obtained value is further used to convert the detected electrocapacity changes into geometric values. The new / calibrating / dielectric may be any dielectric whose permittivity is different from the dielectric permittivity which occupies the space between parallel surfaces, eg it may be a plate of a certain thickness made of a material whose permittivity is different from the dielectric permittivity occupying the space between parallel areas.

Příklad řešení podle vynálezu je dále vysvětlen výkresu zařízení pro stanovování citlivosti měření způsobem podle vynálezu. Na výkrese je první elektricky vodivá plocha 1 připojena k první svorce měřiče £ kapacity a druhá elektricky vodivá plocha 2 rovnoběžná a plochou I. je elektricky vodivě uzemněna zároveň a druhou avorkou měřiče £ kapacity. Cejchovní deska £ je umístěna mezi plochu £ a plochu 2 a to elektricky izolovaně a rovnoběžně a plochou £ a a plochou ,2. Alespoň jedna z ploch £ a 2 je mechanicky zpřažena ae zařízením £ k provádění mechanického poauvu této plochy ve smyslu jejího přiblížení k ploše druhé, nebo ve smyslu jejího oddálení od ní.An example of the solution according to the invention is further explained by a drawing of a device for determining the sensitivity of measurements by the method according to the invention. In the drawing, the first electrically conductive surface 1 is connected to the first terminal of the capacitance meter 6 and the second electrically conductive surface 2 is parallel and the surface I is electrically conductively grounded at the same time and by the second terminal of the capacitance meter 6. The calibration plate 6 is located between the surface 6 and the surface 2, electrically insulated and parallel to the surface 6 and the surface 2. At least one of the surfaces 4 and 2 is mechanically coupled by means of a device 8 for performing a mechanical coating of the surface in terms of its proximity to, or in the sense of, its separation from the other.

Při stanovování citlivosti měření na zařízení znázorněném na výkrese ee elektrická kapacita kondensátoru tvořeného plochou £ a plochou 2 zasunutím cejchovní desky £ do prostoru mezi plochou £ a plochou 2 změní, přičemž takto způsobované změny hodnot elektrické kapacity mezi plochou £. a plochou 2 jaou zjišťovány např. jejich odečtením ze stupnice měřiče kapacity £ nebo jejich odečtením ze záznamu registračního měřiče kapacity, načež se provede mechanickým zařízením £ posuv jedné z rovnoběžných ploch £ nebo 2 vůči druhé tak, aby tím způsobená elektrokapacitnl změna byla shodná se změnou způsobenou zaváděním nového dielektrika. Takto provedený posuv ee změří a získaná hodnota ee dále používá k převádění zjišťovaných elektrokapacitních změn na geometrické hodnoty. Je důležité, aby zasouvání a vysouvání cejchovní desky £ bylo atandartní, čož lze zajistit známými prostředky.In determining the sensitivity of the measurement on the device shown in the drawing, the electrical capacity of the capacitor formed by the surface 6 and the surface 2 by inserting the calibrating plate 6 into the space between the surface 6 and the surface 2 changes. and by the surface 2 are detected, for example, by subtracting them from the capacity meter scale or by subtracting them from the record of the recording capacity meter, then moving the mechanical surface 8 to one of the parallel surfaces 4 or 2 to the other so that the electrocapacity change thereby caused by the introduction of a new dielectric. The displacement ee measured in this way is measured and the obtained ee value is further used to convert the detected electrocapacity changes into geometric values. It is important that the insertion and withdrawal of the calibrating plate 6 is atandart, which can be achieved by known means.

Zasouvání a vysouvání cejchovní desky £ může být ovládáno např. elektromagneticky y nebo mechanicky, pružinovým úatrojim apod. Cejchovní deska £ může být zhotovena z elektricky nevodivého materiálu, např. ze skla, porcelánu, tvrzeného papíru, pryže alídy apod., nebo také z materiálu elektricky vodivého, např. z kovu.The insertion and withdrawal of the calibrating plate 6 may be controlled, for example, electromagnetically or mechanically, by a spring device or the like. The calibrating plate 6 may be made of an electrically non-conductive material, such as glass, porcelain, hardened paper, rubber, alid or the like. electrically conductive, eg metal.

Jestliže jsou známy geometrické rozměry alespoň jedné z elektricky vodivých ploch £ e 2, lze hodnoty změn elektrické kapacity naměřené měřičem £ kapacity způsobem podle vynálezu převádět na odpovídající jednotky vzdálenosti. Z hlediska dosažení co největší přeenoati je vhodné užití nového /cejchovního/ dielektrika takových vlastností, Že změnyIf the geometric dimensions of at least one of the electrically conductive surfaces 2 are known, the values of the changes in the electrical capacity measured by the capacity meter 6 can be converted into corresponding units of distance by the method of the invention. In order to achieve the greatest possible overhaul, it is advisable to use a new / calibrating / dielectric such that changes

199 834 hodnot elektrické kapacity mezi řečenými plochami způsobované jeho zaváděním a odstraňováním jaou řádově stejné velikosti jako změny hodnot elektrické kapacity způsobované změnami vzdálenosti vyšetřovaných objektů od elektrokapacitních čidel, a dále je také vhodné, aby zavádění a odstraňování řečeného nového /cejchovního/ dielektrika do prostoru mezi elektricky vodivými plochami £ ⁸ 2 bylo prováděno rychlostí odlišnou od rychlosti změn hodnot elektrická kapacity způsobovaných změnami vzdálenosti vyšetřovaných objektů od elektrokapacitních čidSl.199 834 electrical capacitance values between said surfaces caused by its introduction and removal are of the same magnitude as changes in electrical capacitance values caused by changes in distance of examined objects from electro-capacitive sensors, and it is also suitable that the introduction and removal of said new electrically conductive areas ⁸ £ 2 was performed at a speed different from the speed of change of the electrical capacity caused by changes in distance from the examined object elektrokapacitních čidSl.

Výhody způsobu cejchování citlivosti elektrokapacitních měření vzdálenosti měřící elektrody elektrokapacitnlho čidla od povrchu vyšetřovaného objektu podle vynálezu spočívají především ve vyaoké spolehlivosti tohoto způsobu ve srovnání s dosud známými způsoby stanovení citlivosti elektrokapacitních měření, podle nichž se mění vzdálenost, resp. polo ha ploohy £ vůči ploše 2.The advantages of the method of calibrating the sensitivity of the electrocapacity measurements of the distance of the measuring electrode of the electrocapacity sensor from the surface of the examined object according to the invention consist mainly in the high reliability of this method compared to the known methods of determining the sensitivity of electrocapacity measurements. the position of the surface 4 relative to the surface 2.

Další výhodou při způsobu cejchování podle vynálezu je, že poloha plochy zůstává stálá během celého měření. Stanovování citlivosti elektrokapacitních měření je možno provádět kdykoliv v průběhu měření. Tím je dána vysoká pohotovost způsobu stanovování citlivosti měření podle vynálezu, což je další výhodou vynálezu. Kromě toho způsob podle vynálezu je možné realizovat jednoduchými a nenákladnými prostředky, není zapotřebí speciálního zařízení, která by v nežádoucí míře zvyšovalo hmotnost elektrokapacitního čidla.Another advantage of the calibration method according to the invention is that the position of the surface remains constant throughout the measurement. The sensitivity of electrocapacity measurements can be determined at any time during the measurement. This gives a high readiness of the method for determining the sensitivity of the measurements according to the invention, which is a further advantage of the invention. In addition, the method according to the invention can be realized by simple and inexpensive means, no special equipment is required which would undesirably increase the weight of the electrocapacity sensor.

Claims

Method of determining the sensitivity of electrocapacitance measurements of changes in distances of examined objects from electrocapacitance sensors, eg in electrocapacitance, resp. actometric measurements of movements of living organisms or their parts, their tremors or so-called titubation movements of the center of gravity of the body while standing or walking, or electrocapacity plethysmographic measurements, measurements of machine vibrations etc. performed in an electric field spread between at least two electrically conductive and at least approximately parallel surfaces, characterized in that ee introduces and removes new dielectric into the electric field space, the changes in electric capacity values between the parallel surfaces thus caused are detected, for example, by subtracting them from the capacity meter scale or by subtracting them from the recording capacity meter, by mechanical means, the displacement of one of the parallel surfaces relative to the other is performed so that the electrocapacity change caused thereby is identical with the change caused by the introduction of a new dielectric, who is caused by the displacement and the value obtained is a measure of the sensitivity of the electrocapacity measurement of distance variations and is used to convert the detected electrocapacity changes into geometric values.