SU1465688A1

SU1465688A1 - Linear displacement variable-capacitance transducer

Info

Publication number: SU1465688A1
Application number: SU874283981A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Павленко; Сергей Дмитриевич Куликов; Павел Владимирович Миодушевский; Александр Сергеевич Сергеев
Original assignee: Московский Горный Институт; Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1989-03-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и имеет целью повышение точности измерени линейных перемещений с помощью емкостного преобразовател , который содержит герметичный корпус 1, заполненный диэлектрической жидкостью, погруженную в ./ нее неподвижную диэлектрическую пластину 4 с двум закрепленными на ней электродами 2 и 3 треугольной формы и подвижный электрод 5, закрепленный на второй пластине 6, выполненной из материала с низким удельным весом. Механизм перемещени электрода 5 выполнен в виде посто нного магнита 7, охватывающего корпус 1, и магнитопро- вод щего элемента 8, закрепленного на пластине 6. Удельный вес диэлектрической жидкости выбираетс из услови уравновешивани суммарного веса второй пластины 6 с закрепленным на ней третьим электродом 5 и магни- топровод щим элементом 8.выталкивающей их силой. Благодар этому обеспечиваетс посто нство зазора между электродами емкостного преобразовател в услови х вибрационных помех, а также стабильность параметров диэлектрической средь в этом зазоре. 2ил . ш (Л СThe invention relates to a measuring technique and is aimed at improving the accuracy of measuring linear displacements using a capacitive transducer, which contains a sealed housing 1 filled with dielectric fluid, immersed in it a fixed dielectric plate 4 with two triangular-shaped electrodes 2 and 3 fixed to it and movable an electrode 5 mounted on a second plate 6 made of a material with a low specific weight. The mechanism for moving the electrode 5 is made in the form of a permanent magnet 7, covering the housing 1, and a magnetic conductive element 8 mounted on the plate 6. The specific gravity of the dielectric fluid is selected from the condition of balancing the total weight of the second plate 6 with the third electrode 5 fixed on it and the magnetically-conducting element 8. their expulsive force. This ensures the constancy of the gap between the electrodes of the capacitive transducer in terms of vibration interference, as well as the stability of the parameters of the dielectric medium in this gap. 2il. w (L S

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени линейных перемещений объектов, предназначенных дл работы в услови х вибрации и изменени внешних условий окружающей среды - влажности, температуры, загр знений .The invention relates to a measurement technique and can be used to measure linear displacements of objects intended to operate under conditions of vibration and changes in external environmental conditions — humidity, temperature, and contaminants.

Целью изобретени вл етс по- выщение точности измерени линейных перемещений за счет уменьщени вли ни нестабильности внешних условий и вибраций.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring linear displacements by reducing the influence of external instability and vibrations.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый емкостный преобразователь линейных перемещений;, на фиг. 2- то же, поперечный разрез.FIG. 1 schematically shows the proposed capacitive linear displacement transducer ;, FIG. 2 - the same cross section.

Емкостный преобразователь линейных перемещений содержит немагнитный герметичный корпус 1, внутри которого расположены два неподвижных электрода 2 и 3, закрепленных на диэлектрической пластине 4, жестко прикрепленной к торцам корпуса. Параллельно им установлен с возможностью перемещени вдоль их поверхности третий электрод 5, закрепленньш на поверхности пластины 6, котора выполнена из материала с низким уделыам весом, например из полистирольного или кремнийорга- нического пенопласта. Подвижный электрод 5 может быть вьшолнен в виде сло металла,, напыленного на поверхность пластины 6, обращенной к неподвижным электродам 2 и 3. Дл обеспечени зазора между ними на поверхность подвижного или неподвижного электродов может быть нанесен слой тефлона. Механизм перемещени подвижного третьего электрода 5 вы- лолнен в виде установленного с возможностью перемещени двухполюсного посто нного магнита 7, который охватывает своими полюсами корпус 1 сна- ружи и св зываетс с объектом контрол (не показан) в процессе измерени Закрепленный, например запрессован- ньш на противоположной поверхности . подвижной пластины 6 магнитопровод - щий элемент 8 с выступающими полюсными наконечниками, форма которых соответствует форме внутренней полости корпуса 1, служит дл замыкани магнитного потока, создаваемого маг- нитом 7. В дифференциальном варианте исполнени преобразовател (фиг . 2) используетс втора пластина 6 с закрепленным на одной ее поверхностCapacitive linear displacement transducer contains non-magnetic sealed enclosure 1, inside which there are two stationary electrodes 2 and 3, mounted on a dielectric plate 4, rigidly attached to the ends of the casing. Parallel to them, a third electrode 5 is mounted with a possibility of movement along their surface, which is fixed on the surface of the plate 6, which is made of a material with a low weight, for example, polystyrene or silicon organic foam. The movable electrode 5 can be made in the form of a metal layer sprayed onto the surface of the plate 6 facing the stationary electrodes 2 and 3. To provide a gap between them, a layer of Teflon can be applied to the surface of the movable or stationary electrodes. The movement mechanism of the movable third electrode 5 is implemented in the form of a bipolar permanent magnet 7 installed with movement, which covers the outside housing 1 with its poles and communicates with an object of control (not shown) in the process of measurement Fixed, for example, pressed opposite surface. The movable plate 6 magnetic conductor element 8 with protruding pole pieces, the shape of which corresponds to the shape of the internal cavity of the housing 1, serves to close the magnetic flux created by the magnet 7. In the differential version of the converter (Fig. 2) a second plate 6 is used with a fixed on one surface of it

вторым подвижным электродом 5 (фиг. 2) и магнитопровод щим элементом 8, закрепленным на противоположной ее поверхности. Дп перемещени ее вдоль поверхности пластины 4, на которой также закрепл етс хот бы один электрод, служит второй посто нный магнит 7, установленный с возможностью перемещени по другую сторону корпуса 1. Эти электроды могут создать или конденсатор переменной емкости (дифференциальный вариант ) или компенсационньй конденсатор посто нной емкости. Корпус 1 заполнен диэлектрической, например кремнийорганической жидкостью 9 с удельным весом, выбираемым из услови - создани выталкивающей силы, практи- чески равной суммарному весу подвижной пластины с третьим электродом 5 и магнитопровод щим элементом 8, за- крепленньм на ней. Эта жидкость одновременно об.еспечивает создание ста- бильньк параметров диэлектрической среды в зазоре между подвижнь1м и неподвижным электродами преобразовател , а также уменьшает трение между . ними в процессе измерени линейных перемещений. Блок 10 измерени и регистрации переменной емкости (или емкостного сопротивлени ) преобразовател может быть подключен или к ег неподвижным электродам (подвижньм электрод вьшолн ет функции экранирующего электрода) или между его неподвижным и подвижным электродами.the second movable electrode 5 (Fig. 2) and the magnetic element 8, mounted on its opposite surface. Dp moving it along the surface of the plate 4, on which at least one electrode is also attached, serves as a second permanent magnet 7 mounted to move on the other side of the housing 1. These electrodes can create either a variable capacitor (differential version) or a compensation capacitor constant capacitance. The housing 1 is filled with a dielectric, for example, silicone liquid 9 with a specific weight chosen from the condition of creating a buoyancy force practically equal to the total weight of the movable plate with the third electrode 5 and the magnetic conductive element 8 fixed to it. At the same time, this liquid provides for the creation of stable parameters of the dielectric medium in the gap between the movable and fixed electrodes of the converter, and also reduces the friction between. them in the process of measuring linear displacements. The unit 10 for measuring and recording variable capacitance (or capacitance) of the converter can be connected either to fixed electrodes (a movable electrode performs the functions of a shielding electrode) or between its fixed and movable electrodes.

Емкостный преобразователь линей- ных перемещений работает следующим образом.The capacitive linear displacement transducer operates as follows.

При перемещении магнита 7 обеспечиваетс бесконтактное перемещение электрода 5 относительно поверхности неподвижных электродов 2 и 3, имеющих , например, треугольную форму, благодар магнитной силе взаимодействи между магнитом и магнитопровод щим элементом 8, закрепленным на поверхности подвижной пластины 6. В дифференциальном варианте исполнени (фиг. 2) полюса обоих посто нных магнитов 7 располагаютс таким образом, что магнитные линии, замыка сь через магнитопровод щие элементы 8 в противоположных направлени х, создают силы взаимного прит жени магнитопрово дов. Это обеспечивает посто нство зазоров между электродами преобразовател и удерживает их один напротив другого.When moving the magnet 7, contactless movement of the electrode 5 relative to the surface of the stationary electrodes 2 and 3, for example, triangular, is provided due to the magnetic force of the interaction between the magnet and the magnetic element 8 fixed to the surface of the movable plate 6. In the differential embodiment (Fig. 2) the poles of the two permanent magnets 7 are arranged in such a way that the magnetic lines, which are closed through the magnetically conducting elements 8 in opposite directions, create forces the attraction of magnetic circuits. This ensures the constancy of the gaps between the transducer electrodes and keeps them opposite one another.

При перемещении электрода 5 величина емкости между электродами 2 и 3 будет измен тьс в зависимости от положени этого электрода, не имеющего электрического вывода.When moving the electrode 5, the capacitance value between the electrodes 2 and 3 will vary depending on the position of this electrode, which has no electrical lead.

Благодар тому, что объем пенома- териала пластины 6 подбираетс таким образом, что выталкивающа сила со стороны диэлектрической жидкости, действующа на нее, практически урав новещивает ее т жесть, преобразователь не подвержен вли нию вибраций и силы т жести, поскольку диэлектрическа жидкость одновременно демпфирует колебани этой пластины. Диапазон измерений такого емкостного преобразовател может составл ть до нескольких метров.Due to the fact that the volume of the foam material of the plate 6 is chosen in such a way that the ejecting force from the dielectric fluid acting on it practically balances its hardness, the converter is not affected by vibrations and gravity, as the dielectric fluid simultaneously damps the vibrations. this plate. The measurement range of such a capacitive transducer can be up to several meters.

Claims

Invention Formula

Capacitive linear displacement transducer, comprising a housing.

two stationary electrodes located on it on a dielectric plate and installed parallel to them with the possibility of moving a second dielectric plate with a third electrode across their surface, moreover, in order to increase accuracy by reducing the influence of external instability and vibrations, it equipped with a movable bipolar permanent magnet encircling the housing, and a magnetic conductive element rigidly fixed on the opposite side of the third electrode the second dielectric plate, and the body is sealed from a nonmagnetic material and

is filled with a dielectric fluid, the specific weight of which is chosen from the condition of balancing the weight of the second plate with the third electrode and the magnetically conducting element by the force pushing them out.

Editor Y. Sereda

Compiled by T. Bychkova

Tehred L. Serdyukova Corrector M. Vasilyeva

Order 932/40

Circulation 683

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Subscription