SU1015243A1 - Емкостный измерительный щуп - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контроль но-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  рас сто ний между емкостным измерительным щупом и электропровод щим материалом . При этом с помощью емкостного измерительного щупа могут быть измерены и плавные изменени  толщины и расположение ограничительных кромок электропровод щего материала Известен емкостный измерительный зонд, примеьГ емый в уровнемере по DE-AS 2 kkB 205, в котором зондовый электрод выступает внутрь измер емого объема. Под воздействием загружаемого материала деформируетс поле зондового электрода по сравнению к состо нию без наличи  загружаемого материала. В результате этого измен ютс  емкостные соотАошени  и производитс  индикаци  в схеме дл  обработки данных. Из-за недостаточно качественного экранировани  данный емкостный зонд непригоден дл  измерени  незначительиых рассто ний между зондовым электродом и контролируемой электропроводной поверхностью. Специальна  конструкци  экранирующего устройства дл  многодорожеч ных электромагнитных головок дл  записи и/или воспроизведени  сигналов описываетс  в хоз йственном патенте DD-WP129 .. При этом экранировка образуетс  из соединени  электропровод щих и диэлектрических слоев, которые составл ют экранирующие пластины и из общей дл  всех магнитных систем пластины дл  деформации пол . Экранирующие пластины при этом размещаютс  между отдельными магнитными системами и уве личивают переходное затухание. Цель изобретени  - создание емкостного измерительного шупа, пригодного дл  определени  самых минимальных емкостей между измерительны шупом и электропровод щим материало . и дл  регистрации их. При этом конструкци  измерительного щупа должна быть простой и иметь небольшую измерительную площадь. Изобретение относитс  к емкостно му измерительному шупу, у которого посредством специального конструкти ного выполнени  экранировки почти полностью подавл ютс  мещающие по отношению к земле емкости и мешающи св зи, из-за чего обеспечиваетс  из мерение самых минимальных рассто ний до провод щей поверхности. Емкостный измерительный шуп состоит .из заземленного экрана в виде закрытой сверху полой детали. В пределах экрана находитс  первый электрод, оканчивающийс  снизуна одном уровне с экраном.Над первымэлектродом размещаетс  второй электрод. Внутри первого электрода и в некоторых случа х в выемке или пазу во втором электроде размещен третий электрод, выполненный в виде щтыр  св зи с измерительной площадкой, причем последн   заканчиваетс  на одном уровне с экраном и первым электродом. ространство между экраном, электроами и соединительнь1м штырьком заполено диэлектриком. При этом толщина тенок между отдельными электропровод щими элементами одинаковой велиины . В пределах экрана, над вторым электродом, размещаетс  усилительный элемент. Первый электрод соединен со входом измерительного шупа через первое отверстие экрана, а второй электрод соединен со входом усилительного элемента , который через второе тверстие в экране соединен с выходом емкостного измерительного шупа. Оказываетс  выгодным, если усилительным элeмeнтqм  вл етс  транзистор с полевым эффектом, затвор которого представл ет собой вход усилительного элемента, сток представл ет собой его выход, а исток соединен с экраном. Экран между первым и вторым электродами снабжен разв зывающим выступом. Это приводит к снижению мешающей св зи между электродами. Оказываетс  выгодным, если измерительна  площадка штыр  незначительно выходит за пределы внешних торцов экрана и первого электрода, так как в случае соприкосновени  измер емой поверхности с изолированным со всех сторон штырем св зи исключаетс  возникновение к.3. между остальными электропровод щими детал ми шупа. Конструктивна  конфигураци  измерительного шупа должна быть специфичной дл  разных способов измерени . Если преимущественно должно замер тьс  рассто ние, то благопри тным оказываетс  круглое сечение экрана. Дл  определени  расположени  ограничительHbix кромок электропровод щего материала выгодным оказываетс  пр моугольное сечение экрана. . В результате изменени  рассто ни  измен ютс  емкости между экраном, первым электродом и соединительным штырьком. В момент приложени  переменного напр жени  ко входу шупа на выходе его по вл етс  выходное переменное напр жение,:завис щее от рассто ни  до провод щей поверхности. На фиг.1 показана схема размещени емкостного измерительного шупа отно .сите/1ьно провод щей поверхности; на фиг.2 - сечение шупа; на фиг.З - схе ма занещ ни  емкостного шупа; на фиг. и фиг.5 - другие варианты ис ,полнени  емкостного щупа; Емкостный измерительный шуп 1 пре назначен дл  измерени  рассто ни  d до электропровод щего материала 2 ил дл  определени  расположени  ограничительных кромок электропровод щег материала 2. Емкостный измерительный шуп 1 содержит заземленный экран 3 в виде закрытого сверху пустотелого элемента . Внутри экрана 3 раз1мещаетс  первый электрод k, над которым расположен второй электрод 5 В отверстии электрода k и вблизи электрода 5 раз мещен соединительный штырь 6 св зи, имеющий измерительную площадку 7 При этом измерительна  площадка 7 не значительно выступает за пределы пло щадки, образованной нижними торцами экрана 3 и электрода ( дл  того, что бы избегать по влени  к.з. между электропровод щими детал ми щупа при его установке на электропровод щий материал 2. При этом пространство между экраном 3, электродами , 5 и соединител ным штырем 6 заполн етс  диэлектриком с низкой диэлектрической пронициаемостью , благодар  чему эти детал оказываютс  изолированными друг от друга гальванически. При этом следует выбрать одинаковую толщину стен ки диэлектрика 8 между отдельными детал ми. В пределах экрана 3 и над электро дом 5 размещен усилительный элемент 9. Экран 3 имеет между электродами k и S разв зывающий выступ 10, что снижает риск мешающей св зи между этими электродами. Электрод t соединен посредством первого отверсти  11 экрана 3 с входом Е шупа, второй электрод 5 соединен с входом усилительного элемента а выход усилител  посредством второго отверсти  12 в экране 3 соединен с выходом А цупа. Принцип работы емкостного измерительного щупа по сн етс  на основании схемы замещени  (фиг.З). . Существуют следующие емкости: емкость Сц между электродом Ц и штырем 6 св зи, емкость С между штырем 6 и электродом 5 и измерительна  емкость Су между штырем 6 и наход щимс  под ; потенциалом экрана провод щим материалом 2. Кроме того, существют паразитные емкости Ср между соединительным штырем 6 и экраном 3 и Ср между электродами А и 5, величины которых сохран ютс  минимальными за счет выполнени  экранирующего выступа 10 между ними. Другие емкостисуществуют между экраном 3 и электро° емкостью С,, а также между экраном 3 и электродом 5с подключением параллельно расположенной входной емкости усилительного элемента 9 с емкостью Сдл емкость приводит к искажению результатаизмерени , а ее мешающее вли ние всего лишь сказываетс  в нагрузке переменного напр жени  питани  YQ. Поэтому емкость С„ показана на фиг.З только условно. Если подключить на вход Е напр жение UQ питани  переменного тока, то происходит деление напр жени  на вышеуказанных емкост х емкостного измерительного (цупа 1. Благодар  наличию разв зывающего выступа 10 паразитна  емкость Ср . поддерживаетс  в пренебрежительно малых пределах. Благодар  этому получаем дл  выходного напр жени  Уд в зависимости от замер емого рассто ни  d. W2 К. (в,) Дйполнительной целью  вл етс  поддерживание паразитной емкости Ср малой за счет выбора специальной конструкции 1цупа, так как вли ние от Ср подавл ет собственный эффект измерени . Переменной емкостью  вл етс  : емкость Су заданна  измен ющимс  рассто нием d измерительной площадки 7 штыр  6 св зи до провод щей поверхности 2.

Признано изобретением по резуль laraM экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Лемократической республики.

У//7//7////////А %

(30иг.

Ua

9

/// //////Л

7/ XЧ

......i;.....5i;

/// // /7//7// /

фигЛ

ZZZZZ

2 7

(раг.5

Claims (3)

1. ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЩУП для измерения малых расстояний до поверхности электропроводных материалов, содержащий полый электропроводный экран и размещенные внутри не^о два электрода, отделенные один от другого диэлектриком, и усилительный элемент, подключенный к одному из электродов, о т л и ч а_ющийс я тем, что он снабжён тре тьим электродом, выполненным в виде штыря 6 связи с измерительной площадкой 7 на его внешнем торце, штырь 6 связи размещен внутри первого электрода 4 и отделен· от него и от второго электрода 5 диэлектриком, второй электрод размещен над первым электродом и отделен от него развязывающим выступом 10 электропроводного экрана 3* а усилительный элемент 9 размещен внутри экрана 3 и выполнен в виде полевого транзистора. .

2. Емкостный измерительный щуп поп.1, отли чающийся тем, что измерительная площадка 7 штыря 6 связи находится на одном уровне с внешними торцами первого электрода 4 и экрана 3.

3. Емкостный измерительный щуп по п. 1, о т л и*· ч а ю щ и й с я тем, что измерительная площадка 7 штыря 6 связи выступает за пределы внешних торцов первого электрода 4. и экрана 3·