SU1626081A1 - Емкостный датчик линейных перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и имеет целью повышение точности и разрешающей способности емкостного датчика линейных перемещений , принцип действи  которого основан на измерении разности двух частичных перекрестных емкостей датчика. Датчик содержит разметенные в экранирующем корпусе два полых неподвижных электрода располо жемчых КРОСНО и разделенных узким изол ционным промежутком, и установленный коаксиально с возможностью перемещени  вдоль оси подвижной стержневой электрод, который состоит из двух частей, также разделенных изол ционным промежутком. Толщина этих изол ционных промежутков должна не менее, чем в 5 раз быть меньше разности радиусов подвижного и неподвижных электродов, благодар  чему обеспечиваетс  взаимна  компенсаци  нелинейности частичных перекрестных емкостей датчика при одновременном измерении разности этих емкостей. 1 ил. fe

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  малых линейных перемещений с повышенной точностью, например дл  измерени  перемещений зеркал интерферометров .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и разрешающей способности емкостного дотчика линейных перемещений за счет ослаблени  вли ни  краевых эффектов на границах раздела его электродов , образующих конденсатор переменной емкости, выходным информативным параметром которого  вл етс  разность двух перекрестных частичных емкостей.

На чертеже показана конструкци  емкостного датчика с коаксиальными цилиндрическими электродами, образующими конденсатор с двум  парами перекрестных рабочих емкостей.

Датчик содержит двр неподвижных полых цилиндрических электрода 1 и 2, жестко закрепленных в экранирующем корпусе 3 и установленных в нем соосно так, что раздел ющий их изол ционный промежуток 4 достаточно мал по сравнению с их диаметром . На оси 5 этих электродов коаксиально с ними установлен с возможностью линей-- ного перемещени  х вдоль этой оси стержневой электрод меньшего диаметра, состо щий из двух частей 6 и 7, разделенных изол ционным промежутком 8. Подвижный стержневой электрод соединен с объектом контрол  (не показан) с помощью штока 9 и установлен в направл ющих втулках 10, обеспечивающих строго коаксиальное положение электродов емкостного датчика при перемещени х штока 9. Направл ющие втулки заземлены, выполн   функции охранных электродов.

ON ГО О О 00

Емкостный датчик линейных перемещений работает следующим образом.

Поступательное перемещение х объекта контрол , передаваемое штоком 9, вызывает смещение частей 6 и 7 подвижного электрода относительно неподвижных электродов 1 и 2. При этом измен ютс  значени  перекрестных рабочих частичных емкостей так, что увеличение емкости между электродом 1 и частью 6 подвижного электрода происходит одновременно с уменьшением емкости между электродом 2 и частью 7 и наоборот, что обусловлено изменением площади из взаимного перекрыти . Измерение

10

тивной площадью и с переменным рассто нием между электродами. Это заключаетс  в том, что датчик имеет большой диапазон измер емых перемещений, в нем отсутствуют какие-либо принципиальные ограничени  дл  подвижности штока, обладает значительными значени ми рабочих емкостей при больших перемещени х и характеризуетс  пропорциональной зависимостью между емкостью и перемещением при сохранении высокой разрешающей способности и принципиальной линейности функции преобразовани  в диапазоне (l/2-5 5)|x I I/2, включа  окрестности точки х 0, где

или вычисление разности перекрестных ча- 15 д- воздушный зазор между подвижным и

неподвижным электродами, а I - длина неподвижных электродов.

стичных емкостей датчика позвол ет получить линейную зависимость разностной емкости от положени  подвижного электрода , а следовательно, и от перемещени  х объекта контрол . Соотношение радиусов 20 подвижного и неподвижных электродов может быть произвольным, однако толщина изол ционных промежутков 4 и 8 между электродами, расположенными на общей цилиндрческой поверхности, должна быть 25 по крайней мере в 5 раз меньше разности их радиусов, определ ющих ширину воздушного зазора д между ними. Прот женность электродов датчика при этом дожна быть такой, что при заданном диапазоне 30 измер емых перемещений граница раздела частей 6 и 7 подвижного электрода не приближаетс  к кра м неподвижных электродов , т.е. к направл ющим втулкам 10 ближе, чем на п ть значений разности радиусов 35 подвижного и неподвижных электродов. Длина подвижного электрода должна превышать суммарную длину обоих неподвижФормула изобретени 

Емкостный датчик линейных перемещений , содержащий экранирующий корпус, размещенные в нем соосно два неподвижных полых цилиндрических электрода, разделенных изол ционным промежутком, и установленный коаксиально с ними с возможностью перемещени  вдоль оси стержневой электрод меньшего диаметра, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и разрешающей способности, стержневой электрод выполнен из двух частей , разделенных изол ционным промежутком , толщина которого, как и толщина изол ционного промежутка между неподвижными цилиндрическими электродами, хот  бы в 5 раз меньше разности радиусов цилиндрических и стержневого электродов, а обща  длина обеих частей стержневого электрода превышает суммарную длину

Емкостный датчик линейных ний, содержащий экранирующи размещенные в нем соосно два ных полых цилиндрических элек деленных изол ционным проме установленный коаксиально с н можностью перемещени  вдоль невой электрод меньшего диамет чающийс  тем, что, с целью п точности и разрешающей спо стержневой электрод выполнен и тей, разделенных изол ционным ком, толщина которого, как и изол ционного промежутка меж вижными цилиндрическими эле хот  бы в 5 раз меньше разност цилиндрических и стержневого э а обща  длина обеих частей ст электрода превышает суммарн

ных электродов.

Емкостный датчик совмещает достоин- 40 обоих неподвижных электродов, ства изпестных датчиков с переменной ако1 о

Редактор Н. Бобкова

Ч8 а

Составитель С. Скрыпник Техред М.Моргентал

0

тивной площадью и с переменным рассто нием между электродами. Это заключаетс  в том, что датчик имеет большой диапазон измер емых перемещений, в нем отсутствуют какие-либо принципиальные ограничени  дл  подвижности штока, обладает значительными значени ми рабочих емкостей при больших перемещени х и характеризуетс  пропорциональной зависимостью между емкостью и перемещением при сохранении высокой разрешающей способности и принципиальной линейности функции преобразовани  в диапазоне (l/2-5 5)|x I I/2, включа  окрестности точки х 0, где

5 д- воздушный зазор между подвижным и

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Емкостный датчик линейных перемещений , содержащий экранирующий корпус, размещенные в нем соосно два неподвижных полых цилиндрических электрода, разделенных изол ционным промежутком, и установленный коаксиально с ними с возможностью перемещени  вдоль оси стержневой электрод меньшего диаметра, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и разрешающей способности, стержневой электрод выполнен из двух частей , разделенных изол ционным промежутком , толщина которого, как и толщина изол ционного промежутка между неподвижными цилиндрическими электродами, хот  бы в 5 раз меньше разности радиусов цилиндрических и стержневого электродов, а обща  длина обеих частей стержневого электрода превышает суммарную длину

   обоих неподвижных электродов,

   Корректор Т Палий