SU1709179A1

SU1709179A1 - Емкостный измеритель перемещени

Info

Publication number: SU1709179A1
Application number: SU894765797A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Павленко
Original assignee: Московский Горный Институт
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1992-01-30

Abstract

Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники..Цель изобретени - упрощение конст^рукции. Это достигаетс тем, что в емкостный измеритель, содержащий секционированные токовый и потенциальный электроды, преобразовательный блок, генератор и два коммутатора, введены делитель и усилитель, а потенциальный электрод выполнен в виде трех секций, ширина каждой из которых равна половине ширины секции токового электрода. Упрощение конструкции достигаетс за счет соответствующего выполнени электродов, образующих дифференциальные конденсаторы. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной -технике и приборостроению .

Известен емкостный измеритель перемещений , содержащий потенциальный электрод, подключенный к генератору токовый электрод, секции котррого расположены в два р да, и преобразовательный блок.

Известен также емкостный измеритель перемещений, содержащий секционированный токовый и потенциальный электроды, образующие два дифферен-. циальных конденсатора, два коммутатора , генератор, первый выход которого через первый коммутатор подсоеди- . нен к несоседним секци м потенциального электрода, и преобразовательный блок.

Недостатком известных емкостных измерителей перемещений вл етс сложность их конструкции в св зи с размещением токового и потенциального

электродов более чем в двух плоскост х , причем длина подвижного потенциального Электрода равна длине неподвижного токового электрода, что увеличивает размеры измерител и ограничивает область применени .

Цель изобретени - упрощение конструкции емкостного измерител перемещений . .

На фиг.1 представлена блок-схема емкостного измерител перемещений; на фиг.2 и 3 эпюры напр жений в характерных точках схемы.

Емкостный измеритель перемещений содержит потенциальный электрод, выполненный в виде трех секций .1 - 3, расположенных на одной стороне диэлектрической пластины 4, секционированный токовый электрод, нечетные и четные секции которого соединены между собой -в две группы секций 5 и 6, ;расположенные на одной стороне диэлектрической пластины 7 и образующие с секци ми потенциального электрода , два дифференциальных конденсатора , генератора. 8, один выход которого соединен посто нно со средней секцией 2 потенциального электрода и через коммутатор 9, управл ющий вы ход которого подключен к выходу дели тел частоты 10, соединен с крайними секци ми 1 и 3 этого электрода, дифференциальный усилитель 1t, второ коммутатор 12 и преобразовательный блок 13. При этом секции токового электрода 5 и 6 подключены к дифференциальному входу усилител 11, выход которого через второй коммутатор 12, управл емый делителем 10 частоты соединен с первыми входами преобразовательного блока 13. Второй выход генератора, 8 соединен с входом делител 10 частоты и вторыми входам преобразовательного блока 13. Ширина каждой секции потенциального электро faa равна половине ширины секции токового электрода. Минимальное количество секций ток вого электрода 2. Минимальное количество секций потенциального электрода 3. Когда длина потенциального электрода не критична, количество секций в общем случае может быть выб рано разным Зп (где п - любое целое число), при этом рассто ние между каждой из групп равнополовине шири ны секции токового электрода. Преобразавательный блок 13 выполнен в виде двух каналов, каждый из которых состоит из демодул торов 1k 15 и блоков формировани 1б и 17, выходы которых подключены к входу блока 18 определени направлени перемещени и формировани выходного сигнала. ЕМКОСТНЫЙ измеритель перемещений работает следующим образом. С одного выхода генератора 8 посто нно поступает на секцию 2 потенциального электрода сигнал 19 треугольной формы, а с другого выхода через коммутатор S, управл емый дели телем 10 частоты, на крайние секции и 3 потенциального электродапоступа ет сигнал 20 пр моугольной формы. Делитель 10 частоты делит частоту сигнала 20 генератора 8 на четное число раз 2т (где m - целое число). На эпюре фиг.2 представлен сигнал 21 - простейший случай делени на 2 (т 1). Посредством коммутатора 3 сигнал 13 подаетс либо на секцию 1, либо на секцию 3 потенциального электрода в зависимости от сигнала 21 с делител 10 частоты, определ ющего работу коммутатора . В течение времени О - tj сигнал 19 треугольной формы подаетс к секци м 1 и 2 одновременно, а в течение времени t|- t - к секци к) 2 и 3. Toi- да в течение каждого из этих моментов времени на дифференциальных вхоп дах усилител 11 по вл ютс входные сигналы, пропорциональные величине емкости секций 1 и 2; 2 и 3 относительно секций токового электрода ( в течение времени О - , t - t). Входна цепь усилител 11 выполнена резистивной и низкоомной. В этом случае измер емые конденсаторы, образованные секци ми потенциального и toкового электродов, выполн ют, роль генераторов тока и на входе усилител напр жение имеет форму, близкую к пр моугольной. Так как один из входов усилител 11 инвертирует входной сигнал, а другой не инвертирует, на его.выходе получаетс разностный сигнал потенциального электрода, относительно соседних секций токового электрода. Дл представленного на фиг,1 конкретного расположени потенциального электрода относительно токового в течение времени О - t сигнал на выходе усилител 11 максимален и имеет форму, соответствующую эпюре 22, а в течение времени tj минимален, достаточно близок к нулю. При перемещении потенциального электрода на половину ширины токового электрода на выходе усилител 11 сигнал (эпюра 23) в течение времени 0-t| минимален, а в течение времени tf- t2 - максимален и находитс в противофазе. С помощью второго коммутатора 12, управл емого делителем 10 частоты, сигнал в течение времени О - t поступает на первый канал блока 13 преобразовани (т.е. через демодул тор 14 на блок 16, формировани ), а в течение времени t(- tij на второй канал блока 13 преобразовани , (т.е. через демодул тор 15 на блок 17 формировани ). Сигналы с выхода демодул торов 14 и 15 (фиг.3), соответственно эпюры 24 и 25) поступают на входы блоков 16 и 17 формировани .

517

G выхода блоков 16 и 17 Формировани поступают сигналы 26 и 27, представл ющие собой напр жени пр моугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на 90,

Посредством блока 18 определ ют по количеству импульсов положение потенциального электрода относительно токового электрода, а по их знаку - направление перемещени объекта, соединенного с потенциальным электродом . Так как механическое перемещение потенциального электрода относительно токового происходит с весьма низкой частотой (герцы), а частота гекюратора выбираетс в пределах нескольких килогерц (при необходимости несколько дес тков), врем цикла значительно меньше времени механического перемещени и нет необходимости считывать результат измерени . В блоке преобразовани посто нно имеетс информаци о положении потенциального электрода относительно токового в виде электрических сигналов. Фор м у л а и 3 о б р е т е н и

Емкостный измеритель перемещени , содержащей секционированный токовый

и потенциальный электроды, образующие два дифференциальных конденсатора преобразовательный блок, генератор, два коммутатора, выход генератора подсоединен чере первый коммутатор к двум несоседним секци м потенциального электрода, отличающийс тем, что, с целью упрощени , в него дополнительно введены делитель частоты и усилитель, потенциальный электрод выполнен в виде трех секций, ширина каждой из которых равна половине ширины секции токового электрода , средн секци потенциального электрода подключена к первому выходу генератора, боковые его секции к выходам первого коммутатора, управл киций вход которого соединен с выходом делител частоты и управл ющим входом Btoporo коммутатора, секции токового электрода подключены через одну к дифференциальным входам усилител , выход которого через второй коммутатор соединен с первыми .входами преобразовательного блока,- второй выход генератора соединен с входом делител частоты и вторыми входами преобразовательного блока.

I.J

Фиг. 1

Claims

Фор мула и з о б р е т е н и я

Емкостный измеритель перемещения, содержащей секционированный токовый '1709179 и потенциальный электроды, образующие два дифференциальных конденсатора, преобразовательный блок, генератор, два коммутатора, выход генератора подсоединен через первый коммутатор к двум несоседним секциям потенциального электрода, отличающий с я тем, что, с целью упрощения, в него дополнительно введены делитель частоты и усилитель, потенциальный электрод выполнен в виде трех секций, ширина каждой из которых равна половине ширины секции токового электрода, средняя секция потенциального электрода подключена к первому выхо~ ду генератора, боковые его секции к выходам первого коммутатора, управлякхций вход которого соединен с выходом делителя частоты и управляющим входом второго коммутатора, секции токового электрода подключены через одну к дифференциальным входам усили-. теля,. выход которого через второй коммутатор соединен с первыми .входами преобразовательного блока,- второй „ выход генератора соединен с входом делителя частоты и вторыми входами преобразовательного блока.

Фиг.З