SU1250836A1 - Capacitance converter of linear movements - Google Patents

Capacitance converter of linear movements Download PDF

Info

Publication number
SU1250836A1
SU1250836A1 SU853863859A SU3863859A SU1250836A1 SU 1250836 A1 SU1250836 A1 SU 1250836A1 SU 853863859 A SU853863859 A SU 853863859A SU 3863859 A SU3863859 A SU 3863859A SU 1250836 A1 SU1250836 A1 SU 1250836A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electrodes
potential
bases
separated
low
Prior art date
Application number
SU853863859A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Петрович Семенов
Олег Александрович Шведов
Original Assignee
Semenov Yurij P
Shvedov Oleg A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semenov Yurij P, Shvedov Oleg A filed Critical Semenov Yurij P
Priority to SU853863859A priority Critical patent/SU1250836A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1250836A1 publication Critical patent/SU1250836A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить точность преобразовани  малых линейных перемещений при использовании емкостного преобразовател , представл ющего собой сдвоенный геометрически симметричный перекрестный конденсатор. Емкостный преобразователь содержит две группы электродов, закрепленных на относительно подвижных основани х . Кажда  группа включает в себ  два высокопотенциальных электрода, отделенных двум  параллельными изол ционными зазорами от размещенных между ними низкопотенциального пр моугольного электрода и пар расположенных компланарно с ними заземленных охранных электродов , причем низкопотенциальный электрод отделен от охранных электродов дополнительными параллельными изол ционными зазорами, перпендикул рными первым двум зазорам. Остальные участки поверхности оснований выполнены с экранирующими металлическими покрыти ми. При смещении одного диэлектрического основани  с электродами относительно другого на выходе преобразовател  формируетс  сигнал, пропорциональный разности емкостей между высокопотенциальными электродами, размещенными на одном основании, и низкопотенциальным электродом, размещенным на другом основании. 3 ил. (Л o СП о 00 со О5 Фиг. 1The invention relates to a measurement technique and makes it possible to increase the accuracy of converting small linear displacements using a capacitive converter, which is a double geometrically symmetric cross-capacitor. The capacitive transducer contains two groups of electrodes mounted on relatively movable bases. Each group includes two high-potential electrodes separated by two parallel insulating gaps from a low-potential rectangular electrode placed between them and a pair of grounded guard electrodes coplanar with them, the low-potential electrode being separated from the guard electrodes by additional parallel insulating gaps perpendicular to the first two gaps. The remaining parts of the surface of the bases are made with shielding metal coatings. When one dielectric base with electrodes is displaced relative to another, a signal is generated at the output of the converter, which is proportional to the difference in capacitance between high-potential electrodes placed on one base and a low-potential electrode placed on another base. 3 il. (L o JV about 00 with O5 Fig. 1

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  изменени  малых линейных перемещении с высокой точностью, например дл  измерени  взаимного положени  сегментированных участков зеркал телескопов наземного или космического базировани .The invention relates to a measurement technique and can be used to change small linear movements with high accuracy, for example, to measure the relative position of segmented mirror portions of ground-based or space-based telescopes.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  линейных переме- цений путем улучшени  стабильности характеристики преобразовани  благодар  исключению вли ни  механических контактов между конструктивными детал ми емкостного преобразовател  и обеспечению его нечувствительности к изменению поверхностных свойств электродов и к их температурным изменением.The aim of the invention is to improve the accuracy of linear transformations by improving the stability of the conversion characteristic by eliminating the influence of mechanical contacts between the design details of the capacitive transducer and ensuring its insensitivity to changes in the surface properties of the electrodes and to their temperature changes.

На фиг. I изображена конструкци  емкостного преобразовател ; на фиг. 2 - расположение емкостного преобразовател  на контролируемом объекте; на фиг. 3 - упрощенна  схема подключени  электродов преобразовател  к блокам питани  и обработки сигналов.FIG. I depicts the design of a capacitive converter; in fig. 2 - location of the capacitive converter on the controlled object; in fig. 3 is a simplified diagram of the connection of the converter electrodes to the power and signal processing units.

, Емкостный преобразователь линейных перемещений содержит два относительно подвижных диэлектрических основани  1 и 2, на которых методом металлизации нанесены зеркально симметрично группы электродов . Группа электродов на каждом основании содержит два высокопотенциальных электрода, например 3 и 4 на основании 2, которые отделены двум  узкими параллельными изол ционными зазорами от размешенного между ними низкопотенциал1,ого пр моугольного электрода 5. Эти же зазоры отдел ют высокопотснциальные электроды 3 к 4 от расположенных с ними компланарно двух пар 6 и 7 заземленных охранных электродов , которые отделены от низкопотен- . циального электрода 5 двум  дополнительными параллельными изол ционными зазорами , перпендикул рными первым двум зазорам . Остальные участки поверхности обоих оснований 1 и 2 выполнены с экранирующими (заземленными) металлическими покрыти ми 8 и 9 соответственно. Электроды преобразовател  снабжены электрическими выводами: 10-И и 12-13 дл . высокопотенциальных электродов, размещенных на основани х I и 2 соответственно, и выводами 14-15 дл  низкопотенциальных элек- тродов. Емкостный преобразователь крепитт с  на контролируемом объекте так, чтобы поверхности измерительных электродов 3, 4 и 5 на его диэлектрическом основании 2 и соответствующие измерительные электроды 16-18 на его основании 1 были взаимно параллельны и противолежали друг дру- fу в исходном состо нии, а соответствующие изол ционные зазоры также располагались взаимно параллельно. Источник 19 питани  переменного тока подключаетс  через трансформатор 20 с заземленным среднимThe capacitive linear displacement transducer contains two relatively mobile dielectric bases 1 and 2, on which the groups of electrodes are mirrored by the metallization method. A group of electrodes on each base contains two high-potential electrodes, for example, 3 and 4 on base 2, which are separated by two narrow parallel insulating gaps from the low potential, which is placed between them, of the rectangular electrode 5. These same gaps separate the high-potential electrodes 3 to 4 from with them are coplanar of two pairs of 6 and 7 grounded guard electrodes, which are separated from the low potential. two additional insulating gaps, perpendicular to the first two gaps. The remaining surface areas of both bases 1 and 2 are made with shielding (grounded) metal coatings 8 and 9, respectively. Electrodes of the converter are supplied with electric conclusions: 10-I and 12-13 dl. high potential electrodes placed on bases I and 2, respectively, and pins 14–15 for low potential electrodes. The capacitance transducer fastens with a controlled object so that the surfaces of the measuring electrodes 3, 4 and 5 on its dielectric base 2 and the corresponding measuring electrodes 16-18 on its base 1 are mutually parallel and opposite to each other in the initial state. The insulating gaps were also mutually parallel. The AC power supply 19 is connected via a transformer 20 with a grounded average.

отводом от pi o вт 1ричной обмотки к высо- когютенциальнмм э. юктродам 1Г) и 17 преобразовател . При этом. ни;4ког1отенциаль- ный электрод 18 и высокопотенциальныеa tap from pi o w of the primary winding to the high-potential power e. yktrodam 1G) and 17 converter. Wherein. nor; 4cog potential electrode 18 and high potential

электроды 2 и 4 заземлены, а низкоптсн- циальный электрод 5 соеди 1ен через промежуточный усилитель 21 с фазочувствит ль- ным усилителем 22, на выходе которого формируетс  информативный сигнал в функции относительного смещени  ребер 23 и 24 объекта контрол  в направлении X.electrodes 2 and 4 are grounded, and lowcc electrode 5 is connected via an intermediate amplifier 21 with a phase-sensing amplifier 22, the output of which forms an informative signal as a function of the relative displacement of the edges 23 and 24 of the test object in the X direction.

Емкостный преобразователь работает следующим образом.Capacitive converter works as follows.

При отсутствии относительного смещенн  оснований 1 и 2 емкостного преобразовател , устанавливаемых в процессе измерени  на контролируемом объекте, емкости С i и Cj, между электродами 16-5 и 17- 5 определ ютс  соответственно следующими математическими выражени ми.In the absence of relative displacement of the bases 1 and 2 of the capacitive transducer installed during the measurement on the test object, the capacitance C i and Cj between the electrodes 16-5 and 17-5 are determined by the following mathematical expressions, respectively.

С, Сг. ,(I)C, Cr. , (I)

где L-длина низкопотенциальных электродов по оси X; .. Sr,-- относительна  диэлектрическа  проницаемость среды между электродами;where L is the length of low-potential electrodes along the X axis; .. Sr, is the relative dielectric constant of the medium between the electrodes;

io - диэлектрическа  проницаемость вакуума .,io is the dielectric constant of a vacuum.,

При этом ширина bj, низкопотенциаль- ных электродов (по оси У), ширина bg высокопотенциальных электродов и рассто ние d по оси Z между поверхност ми электродов должны удовлетвор ть следующему условию:The width bj of low potential electrodes (along the Y axis), width bg of high potential electrodes, and the distance d along the Z axis between the surfaces of the electrodes must satisfy the following condition:

,(2), (2)

а ширина g изол ционных зазоров, должна быть выбрана из услови and the width g of the insulating gaps must be chosen from the condition

гg

10ten

(3)(3)

д-в результате, при смещении по оси X одной части контролируемого объекта (ребро 23) относительно другой (ребра 24) одна из емкостей увеличиваетс , а друга  - уменьшаетс , благодар  чему на выходе емкостного преобразовател  формируетс  вы45 ходной сигнал и&ых, пропорциональный разности емкостей Ci и CtAs a result, when one part of the monitored object (edge 23) is shifted along the X axis relative to the other (edge 24), one of the capacitances increases and the other decreases, due to which an output signal is generated at the output of the capacitive converter and is proportional to the difference Ci and Ct capacities

s,f.S.. s, f.S ..

(4)(four)

Благодар  тому, что емкостный преобразователь ,  вл  сь сдвоенным геометрически симметричным перекрестным конденсатором (в его дифференциальном исполие- нии), обладает в соответствии с теоремой Томпсона-Лэмпарда свойством независимос- ти каждой из перекрестных емкостей от формы и размеров поперечного сечени  конденсатора , достигаетс  повышение точности преобразовани  перемещени  по однойDue to the fact that the capacitive transducer, being a double geometrically symmetric cross capacitor (in its differential version), has in accordance with the Thompson – Lampard theorem, the property of independence of each cross capacitance on the shape and size of the capacitor cross section is achieved move transforms one by one

координатной оси при независимости результатов измерени  от перемещений по другим координатным ос м.coordinate axis when measurement results are independent of movement along other coordinate axes.

Claims (1)

Ч Формула изобретени Formula of invention Емкостный преобразователь линейных перемещений, содержащий два относительно подвижных основани , на обращенных одна к другой поверхност х которых размещены зеркально симметрично группы электродов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , групA capacitive linear displacement transducer containing two relatively movable bases on which surfaces facing one another are placed mirror-symmetrically groups of electrodes, characterized in that, in order to increase the conversion accuracy, the groups па электродов на каждом основании содержит два высокопотенциальных электрода,- отделенных двум  параллельными изол ционными зазорами от размещенных между ними иизкопотенциального пр моугольного электрода н пар расположенных компланарно с ними заземленных охранных электродов , иизкопотенциальный электрод отделен от охранных электродов дополнительными параллельными изол ционными зазорами, а Остальные участки поверхности оснований выполнены с экранирующими металлическими покрыти ми.The electrodes on each base contain two high-potential electrodes, separated by two parallel insulating gaps from the izopotential rectangular electrode and pairs of grounded guard electrodes aligned with them, and the potential electrode separated from the guard electrodes by additional parallel insulating gaps, and the surfaces of the bases are made with shielding metal coatings. ffij Iffij I QnL.JQnL.J Фиг.ЗFig.Z Составитель С- СкрипникCompiled by S-Skripnik Редактор Т. ПарфеноваТехред И. ВерееКорректор М. МаксимишннецEditor T. ParfenovaTehred I. VereyeThe Corrector M. Maximishnnets Заказ 4398/34Тираж 670Подп сноеOrder 4398/34 Circulation 670 Under Pod ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee АО делам 11зобретений и ./открытийAO cases of 11 inventions and openings II303S, Москва. , Раушск«  ивб., д. 4/5II303S, Moscow. , Raushsk "Ivb., D. 4/5 Филиал ППП сПатеет, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Branch PPP cPateet, Uzhgorod, st. Project, 4
SU853863859A 1985-01-09 1985-01-09 Capacitance converter of linear movements SU1250836A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853863859A SU1250836A1 (en) 1985-01-09 1985-01-09 Capacitance converter of linear movements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853863859A SU1250836A1 (en) 1985-01-09 1985-01-09 Capacitance converter of linear movements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1250836A1 true SU1250836A1 (en) 1986-08-15

Family

ID=21165760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853863859A SU1250836A1 (en) 1985-01-09 1985-01-09 Capacitance converter of linear movements

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1250836A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Дж. Габер. Датчики смещени и приводы дл управлени сегментированным главным зеркалом. - Оптические и инфракрасные телескопы 90-х годов. Под ред. А. Хьюн- та. М.: Мир, 1983, с. 36-51. Авторское свидетельство СССР № 989318, кл. G 01 В 7/08, 1981. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0023732B1 (en) Capacitive gauge
US5373245A (en) Capaciflector camera
JPH0535801B2 (en)
US4633249A (en) Displacement detector utilizing change of capacitance
GB2118720A (en) Capacitive position transducers
SU1250836A1 (en) Capacitance converter of linear movements
JPH08159705A (en) Method and equipment for detecting geometrical position of material body,displacement or angle by capacitance sensor
Klaassen et al. Linear capacitive microdisplacement transduction using phase read-out
Brady et al. High‐Voltage Pulse Measurement with a Precision Capacitive Voltage Divider
RU1803718C (en) Capacitive displacement transducer
SU1578448A1 (en) Method of measuring displacements
SU1226015A1 (en) Differential variable-capacitance linear displacement transducer
US3479588A (en) Displacement measuring device including a spaced four-corner electrode array
EP0027801B1 (en) Strip chart recorder with a differential capacitor serving as position sensor in a position servo for the recording pen
SU1755034A1 (en) Linear displacement capacitive sensor
SU1599644A1 (en) Differential capacitive transducer of displacements
US3510859A (en) Displacement measuring device
SU1428908A1 (en) Variable-capacitance transducer for measuring displacements along three coordinate axes
SU989318A1 (en) Differential capacitive displacement pickup
SU1249319A1 (en) Capacitive transducer of angular shifts with variable gap
SU1249309A1 (en) Capacitive meter of angular shifts
SU1796880A1 (en) Capacitance differential displacement transducer
SU922498A1 (en) Capacitive pickup of the distance to conductive surface
SU1486760A1 (en) Capacitive three-contact displacement transducer
SU1188523A1 (en) Variable-capacitance displacement transducer