Claims (2)
Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано в приборах и информационно-измер тельных системах дл высокоточных изме рений линейных перемещений. Известны емкостные преобразователи перемещений, выполненные в виде плоскопараллельных конденсаторов l, Недостатками известных преобразователей перемещений вл ютс большие погрешности измерений, вызываемые вариацией внешних условий временным дрейфом характеристик преобразовател и неидентичностью отдельных емкостньт преобразователей , а также погрешность нелинейности . Наиболее близким по технической сушности к изобретению вл етс емкостной преобразователь перемещений 2, содержащий , соедин емый одним ллечом с измер емым объектом рычаг, параллельно расположенные подвижный и неподвижный электроды, выполненные в виде двух разделенных диэлектрической прокладкой нден тичных пластин, которые у неподвижного электрода смещены одна относительно другой на известное рассто ние, а у подвижного электрода - расположены в одной плоскости и соединены с другим плечом рычага. Однако при кусочно-линейной аппроксимации существенно нелинейной функции преобразовани (ФП) отрезки аппроксимирующихс пр мых станов тс очень малы, что приводит к возрастанию погрешности известного преобразовател . Цель изобретени - повышение точности измерений. Это достигаетс тем, что преобразователь снабжен дополнительным подвижным электродом, расположенным симметрично основному подвижному электроду относи-, тельно неподвижного и св занным с присоедин емым к объекту плечом рычага, каждый из электродов снабжен дополнительной пластиной, отделенной от основных пластин диэлектрической прокладкой и расположенной перпендикул рно основным пл сгинам с одной стороны относительно вертикальной оси преобразовател , дополнительна пластина расположена в одной плоскости с основными пластинами у под вижных электродов и в плоскости, смещенной в направлении рабочего перемещени симметрично плоскости основных пластину неподвижного электрода, дополнительные пластины идентичны одна другой и основным пластинам электродов. На чертеже представлена структурна схема емкостного преобразовател переме щений. Преобразователь выполнен в виде па-раллельно расположенных двух подвижных 1, 2 и одного неподвижного 3 электродае каждый из которых состоит из трех идентичных пластин 4-12 разделенных друг от друга диэлектрическими прокладками ISIS , имеющих одинаковые поперечные габа риты и расположенных на одной вертика ли. Причем у подвижных электродов 1 и 2 пластины 4-6 и 10-12, соответственно лежат в одной плоскости, а у неподвижного электрода 3 пластины 7-9 смещены относительно друг друга на известную величину дХэт/2.. При этом геометрические оси симметрии пластин 5, 8 и 11 составл ют с соответствующими ос ми пластин 4, 6; 7, 9; 10, 12 пр мой угол. Начальные рассто ни между подвижными йлектродами 1, 2 и, соответственно пластинами 7 и 9 . неподвижного электрода одинаковы. Подвижный электрод 1 соединен с одним из плеч рычага 16, имеющим коэффициент передачи К-1, другое плечо которого взаи модействует с измер емым объектом. Подвижный электрод 2 непосред ственно взаимодействует с измер емым объектом. Принцип действи описываемого преоб разовател основан на том, что его ФП перемещени в электрический сигнал может быть достаточно точно в щироком диа пазоне изменени измер емой величины У представлена в виде + а X l.j O( QgX + X - измер емое перемещение; Ч - выходной сигнал устройства в виде частоты переменного тока или импульсов напр жени ; а,-Ох- параметры ФП устройства, вл ющиес случайными функци ми времени и внешних условий. Нестабильность параметров а 5-04 и величина коэфф1щиентов Oij опреде л ющих неггинейность системыв вл ютс сточниками погрешности измерени ещений, Дл исключени вли ни нестабидъ/-: си указанных параметров 7и их значен ,:й а точность измерени , к измерител-:;;;: ;, хеме устройства к любой последоваv/S.cbости подключаютс пары пластин 4 к , и 8, 6 и 9, 10 и 7, 11 и 8, 12 s , резушэтате щести тактов преобразоваИИ- получают следующую систему уравнеий , св зывающих выходной сигнал устройтва с соответствующей измер емой велииной тестов x -vx-b ,Хо+-Х Хэ,Хо4КХ, t к X ::::: , X Q-I- X X 2. к исследуемого параметра -. o..) + ,(.+ C( (.( о.х.;.а, 2, АХэт -g-j , ,(Хо -х АХэтУаэ о А эт)+ -a4Xo4X -ЛXзO , У2,()Шз()a4() /ДХэт /ДХэт У4 ai a2 o -кx+- 4aз(xo+кx4-2 j + У5 (2(Хо КХ -ДХэт .) +аа( 4a4(Xo+KX4-AX.5T.f, откуда получают Уо У5-У2-Уз yo yz ys- ys- yi-Sy 2{к-1) Как видно из этого выражени , результат измерени не зависит от параметров ФП устройства. Таким образом иск ючаетй вли1(ние параметров а и а 4 , определ ющих нелинейность ФП устройства на величину суммарной погрещности, а также на выбор тестообразующих величиндх и к . Точность измерени перемещени с помощью предложенного устройства определ етс только стабильностью известной величины Д X зт ,1 оэффиииента К передачи и иден ичностью пластин электродов. Формула изобретени Емкостной преобразователь перемещений , содержащий соедин емый одаим плеом с измер емым объектом рычаг, параллельно расположенные подвижный и неподвижный электроды, выполненные в виде Двух разделенных диэлектрической проклад кой идентичных пластин, которые у неподвижного электрода смещены одна относительно другой на известное рассто ние, а у подвижного электрода - расположены в одной плоскости и соединены с другим плечом рычага, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений , преобразователь снабжен дополнительным подвижным электродом, расположенным симметрично основному подвижному электроду относительно неподвижного и св занным с присоедин емым к объекту плечом рычага, каждый из электродов снабжен дополнительной пластиной, отделенной от основных пластин диэлектрической прокладкой и расположенной перпен дикул рно основным пластинам с одной стороны относительно вертикальной оси преобразовател , дополнительна пластина расположена в одной плоскости с основными пластинами у подвижных электродов и в плоскости, смещенной в направлении рабочего перемещени симметрично плоскости основных пластн - у неподвижного электрода , дополнительные пластины идентичны одна другой и основным пластинам электродов . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Туричин А. М. и др. Электрические измерени неэлектрических величин, Энерги , М., 1975, с. 294. The invention relates to the field of measurement technology and can be used in devices and information-measuring systems for high-precision measurements of linear displacements. Capacitive displacement transducers, made in the form of plane-parallel capacitors l, are known. The disadvantages of the known displacement transducers are large measurement errors caused by variation of external conditions, temporal drift of transducer characteristics and nonidentity of individual capacitance transducers, as well as non-linearity error. The closest in technical sushitnosti to the invention is a capacitive displacement transducer 2, comprising a lever connected in parallel with the object to be measured, parallelly arranged movable and stationary electrodes, made in the form of two random plates separated by a dielectric pad that are displaced at the fixed electrode relative to the other by a known distance, and for the movable electrode, they are located in the same plane and connected to the other lever arm. However, with a piecewise linear approximation of a substantially non-linear transformation function (AF), the approximating direct segments become very small, which leads to an increase in the error of the known converter. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. This is achieved by the fact that the transducer is equipped with an additional movable electrode located symmetrically to the main movable electrode of a relatively stationary and connected with a lever arm attached to the object, each of the electrodes is provided with an additional plate, separated from the main plates by a dielectric pad and perpendicular to the main flat on one side with respect to the vertical axis of the converter, the additional plate is located in the same plane with the main plates Vision under the electrodes and in a plane displaced in the direction of the working movement of the main plane symmetrically fixed electrode plate, the additional plate are identical to one another and the main electrode plates. The drawing shows a structural diagram of a capacitive displacement transducer. The converter is made in the form of two movable 1, 2 and one stationary 3 electrodes in parallel, each of which consists of three identical plates 4–12 separated from each other by ISIS dielectric pads having the same transverse dimensions and located on the same vertical. Moreover, for movable electrodes 1 and 2, plates 4-6 and 10-12, respectively, lie in the same plane, and for stationary electrode 3, plates 7-9 are displaced relative to each other by a known value of dHat / 2. At the same time, the geometric axes of symmetry of plates 5 , 8 and 11 are made with respective axes of the plates 4, 6; 7, 9; 10, 12 right angle. The initial distances between the movable electrodes 1, 2 and, respectively, the plates 7 and 9. fixed electrode are the same. The movable electrode 1 is connected to one of the arms of the lever 16, having a transmission coefficient K-1, the other arm of which interacts with the object being measured. Mobile electrode 2 directly interacts with the object being measured. The principle of operation of the described transducer is based on the fact that its phase transition in an electric signal can be quite accurately in the wide range of variation of the measured value Y is represented as + a X lj O (QgX + X is the measured movement; H is the output signal devices in the form of alternating current frequency or voltage pulses; a, -Ox are the FP parameters of the device, which are random functions of time and external conditions. The instability of the parameters a 5-04 and the magnitude of the coefficients Oij determining the non-linearity of the sys- tems are source The measurement errors are still, To eliminate the influence of unstable / -: these parameters 7 and their value,: measurement accuracy, to the meter -: ;;;:;, the device will connect any pairs of plates 4 to any sequence / S.cb , and 8, 6, and 9, 10, and 7, 11, and 8, 12 s, the result of the conversion cycle is the following system of equations connecting the output signal of the device with the corresponding measured value of the tests x -vx-b, X0 + X He, Ho4KH, t to X :::::, X QI- XX 2. to the parameter under study -. o ..) +, (. + C ((. (oh.;. a, 2, AHet -gj,, (Ho-x AHetUae o A et) + -a4Xo4X -LHzO, Y2, () Shz ( ) a4 () / DHet / DHet Y4 ai a2 o -kx + - 4az (xo + kx4-2 j + Y5 (2 (Ho KH-DHet.) + aa (4a4 (Xo + KX4-AX.5T.f, from where get VW V5-V2-Oz yo yz ys-ys-yi-Sy 2 {k-1) As can be seen from this expression, the measurement result does not depend on the parameters of the FP of the device. Thus, the lawsuit has an influence on (parameters of a and a 4, determining the nonlinearity of the FP of the device by the magnitude of the total error, as well as the choice of test-forming quantities and K. The accuracy of the measurement of movement using the proposed device determines only the stability The known value of the D X zt, 1 transfer To effect and the identity of the electrode plates. Invention formula Capacitive displacement transducer containing a lever connected to the transmitter with a measurable object lever, parallelly arranged movable and stationary electrodes, made in the form of two identical dielectric pads plates, which at a fixed electrode are displaced one relative to another by a known distance, and for a moving electrode, are located in the same plane and are connected to the other arm p Lever, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, the converter is equipped with an additional moving electrode, which is located symmetrically with the main moving electrode relative to the stationary and connected with an arm of the lever attached to the object, with an additional plate separated from the main plates by a dielectric gasket and located perpenicularly to the main plates on one side relative to the vertical axis of the converter, an additional plate located and coplanar with the base plate at the movable electrode in a plane displaced in the direction of movement of the working plane symmetrical basic plastn - the stationary electrode, the additional plate are identical to one another and the main electrode plates. Sources of information taken into account in the examination 1. AM Turichin et al. Electrical measurements of non-electric quantities, Energie, Moscow, 1975, p. 294.
2.Авторское свидетельство СССР N9 488979, кл. & 01 В 7/О8, от 15.01.74 (прототип).2. USSR author's certificate N9 488979, cl. & 01 B 7 / O8, 15.01.74 (prototype).