JPS585202Y2

JPS585202Y2 - 変位計の静電プロ−ブ

Info

Publication number: JPS585202Y2
Application number: JP3127277U
Authority: JP
Inventors: 善樹小柳
Original assignee: 岩崎通信機株式会社
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1983-01-28
Also published as: JPS53126663U

Description

【考案の詳細な説明】本考案°は基準電極と測定電極との間の静電容量を測定
することにより両者間の変位を知る変位計に関し、特に
測定電極を備えたプローブの構造に関する。

゛・・一般に、基準電極と測定電
極の間の静電容量を測定することにより両者間の変位を
知ることが行なわれつつある。

即ち、両電極の対向面積をＳ、両電極間に挾まれた材料
等の誘電率をε、両電極の変位をり。

とすれば、両電極の面積Ｓが充分に大きい場合、両電極
間の静電容量Ｃはとして得られるから、変位りはとして算出されるわけである。

換言すれば、第１式における誘電率ε、面積Ｓは既知数
であるから、変位Ｄｏ１は静電容量Ｃに逆比例すること
になる。

ところで、実際の変位測定においては、電極面積を充分
に確保することは□、取扱いを不便にし、測定対象を限
定することになるために、第１図に概念的に示した静電
プローブ構造を用いている。

この電極プローブは、基準電極１に対向できる測定電極
２と、この測定電極２を外部浮遊容量から隔離する接地
ケース３と、前記測定電極２と接地ケース３の間に介在
されかつ測定電極２と同電位が印加される保護電極４と
を備えている。

勿論、前記保護電極４は測定電極２と接地ケース３との
間に生ずる静電容量による測定誤差を除去する目的をも
っている。

しかしながら、本考案者等の研究によると、このような
構造の静電プローブを用いたとしても、測定電極２と接
地ケース３の間には無視できない静電容量があることが
解った。

第２図は静電容量Ｃと変位りとの関係を示し、同図中曲
線Ａは電極面積Ｓを充分に大きくした理想状態の曲線、
曲線Ｂは第１図に示された静電プローブによる曲線を示
している。

第２図から理解されるように、第１図の構造の静電プロ
ーブによる場合、理想状態に比較して測定される静電容
量Ｃが大きく測定される傾向即ち実際の変位り。

よりも小さな変位Ｄ１に測定され、しかも、この傾向は
測定変位が大きくなるに従って拡大する。

本考案者の経験及び分析によれば、前述したよような測
定誤差は主として測定面において測定電極と接地ケース
の間に電気力線が生じ、測定変位が増大するに伴なって
保護電極の機能が低下することが原因であることが解っ
た。

よって、本考案の目的は、測定電極の面積を増大させる
ことなく、測定誤差の小さな、小型の静電プローブを得
るにあり、本考案は、第３図に示すように、測定される
最大変位Ｄｍａｘよりも保護電極４の測定面部の半径方
向厚み寸法Ｘを大きく選定することを特徴としている。

即ち、このような構造の静電プローブによれば、測定電
極２と接地ケース３との間の静電容量に起因した測定誤
差を１％以下に低下でき、実用上、測定精度の高い変位
計を提供することができる。

次に、この事実を第４図について具体的に説明すると、
第４図は、測定電極２の直径を５５ｍｍとし、保護電極
４の測定面部の半径方向厚み寸法Ｘを変位させた場合の
測定値Ｄ１と実際の変位り。

との関係を示している。

同図から理解されるように、測定面部の半径方向厚み寸
法Ｘが略ゼロに近い場合には、変位り。

２２０ｍｍについて測定誤差が約６０％にも及ぶ。

また、この測定誤差は、の場合に約８％に低下し、Ｘ、
＝Ｄ。

２２０ｍｍにすると、１％程度の測定誤差となる。

このことは、測定すべき基準電極と測定電極間の変位り
が小さくなると、より以上に測定誤差が低下することを
意味するから、測定すべき最大変位Ｄｍａｘと等しいか
、これよりも大きく測定面部の半径方向厚みＸを選定し
ておけば、測定誤差は最大１％程度となる。

勿論、測定誤差１％といった値は、静電プローブの実用
上、充分な値であるのは指摘するまでもない。

以上の説明から明やかなように、本考案によれば、測定
電極の面積を拡大することなく、測定誤差を低減できる
ので、小型の測定精度の高い静電プローブを達成するこ
とができる。

したがって、本考案によれば、用途の広い、正確な変位
計が得られ、構造的にも簡単であるために比較的安価な
製品が得られる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静電プローブの略図、第２図は静電容量
と変位の関係を示すグラフ、第３図は本考案による静電
プローブの略図、第４図は保護電極の測定面部の半径方
向厚み寸法を変えた場合の測定−と実際の変位との比較
線図である。１・・・・・・基準電極、２・・・・−・測定電極、３
７：・・、・・接地ケース、４・・・・・・保護電極、
Ｄ、ｏ・・・・・・実際の変位、Ｄｌ・・・・・・測定
変位、Ｘ・・・・・・測定面部の半径方向厚み寸法。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

基準電極との間に電位が印加されかつこの基準電極との
間の静電容量を測定される測定電極と、この測定電極を
取囲み外部浮遊容量から前記電極を遮閉する接地ケース
と、この接地ケースと前記測定電極の間に同心的に介在
されかつ前記測定電極と同電位に保たれることによって
接地ケースと前記測定電極の間の静電的な結合を遮断す
る保護電極とを備える変位計の静電プローブにおいて、
前記保護電極の測定面部の半径方向厚み寸法を基準電極
と測定電極間の最大変位より大きく選定することを特徴
とした変位計の静電プローブ。