SU989318A1 - Дифференциальный емкостный датчик перемещени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, в частности, дл  измерени  малых линейных перемещений и других физических величин, которые могут быть преобразованы в линейное перемещение.

Известны различные конструкции ёмкостных датчиков линейного перемещени  с плоскими или цилиндрическими электродами Cl.

Однако данные конструкции, несмотр  на дифференциальное исполнение, не обладают достаточной стабильностью в широком диапазоне изменени  внешних условий (пыли, влаги, внешних электрических полей, изменени  температуры и т.п.) вследствие неидентичНого изменени  емкости конденсаторов, образующих дифференциальную систему таких датчиков, а также из-за наличи  краевых эффектов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  дифференциальный емкостный датчик перемещени , содержащий электропроводный корпус с подвижной и неподвижной част ми и два конденсатора, .образующие дифференциальную систему, один из электродов каждого из которых закреплен

с помощью изол тора на неподвижной части корпуса, а другой - на его подвижной части, св зываемой с контролируемым объектом в процессе измерени . Электроды обоих конденсаторов емкостного датчика выполнены в виде плоских пластин. Принцип действи  его основан на противоположном по знаку изменении,зазоров между плоскими

10 пластинчатыми электродами датчика 2.

Недостатками этого датчика  вл ютс  его ограниченна  стабильность и точность, обусловленные вли нием изменени  внешних условий в процессе

15 эксплуатации (изменением размеров электродов и зазоров между ними под действием температуры, осаждением на поверхности электродов пыли, влаги , случайных примесей и т.п., вли20  ющих на диэлектрические.свойства внешней среды, изменением состо ни  поверхности электродов датчика, например из-за коррозии, а также наличием на торцах электродов краевых

25 электрических полей, подверженных воздействию внешних факторов, которые вызывают флуктуацию емкости датчика , нос щую случайный характер).

Цель изобретени  - повышение точ30 ности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем что дифференциальный емкостный датчик перемещени , содержащий электропроводный корпус с подвижной и непод вижной част ми и два конденсатора, образующие дифференциальную систему рдин из электродов каждого из которых . закреплен с помощью изол тора на неподвижной части корпуса, а другой - на его подвижной части, св зы ваемой с контролируемым объектом в процессе измерени , снабжен двум  па рами защитных электродов, электроды одного из конденсаторов выполнены в виде плоских колец, а его пара защитных электродов - в виде двух коаксиальных цилиндров, образующих совместно с кольцевыми электродами тороид пр моугольного сечени , элект роды второго конденсатора выполнены в виде двух коаксиальных цилиндров, а его пара защитных электродов в виде плоских колец, образующих совместно с его цилиндрическими элек родами второй тороид пр моугольного сечени , лежащий в той же плоскости что и первый тороид, коаксиально с ним. Кроме того, в качестве защитных электродов датчика могут быть исдоль зованы участки поверхности подвижной и неподвижной частей корпуса. . На фиг. 1 схематично изображен дифференциальный емкостный датчик перемещени , каждый из конденсаторов которого содержит пару потенциальных и пару защитных электродов, поперечное сечение; на фиг. 2 - вариант исполнени , в котором в качестве защит ных электродов используютс  участки поверхности подвижной и неподвижной частей корпуса, Дифференциальный емкостный, датчик перемещени  содержит электропроводный корпус, на неподвижной и подвижной част х 1 и 2 которого размещены потенциальные электроды 3 и 4 первог конденсатора, закрепленные с помощью изол торов 5к 6.в соответствующих кольцевых выточках корпуса датчика. Пара защитных электродов 7 и 8 этого конденсатора, выполненна  в виде коаксиальных цилиндров, закреплена с помощью изол торов 9 и 10 на неподви ной части 1 корпуса. Потенциальные электроды 11 и 12 второго конденсатора , также закрепленные на неподвиж ной части 1 корпуса с помощью изол торов 13 и 14, имеют форму коаксиаль ных цилиндров. Защитные электроды 15 и 16 второго конденсатора, выполненные в виде плоских колец, закреплены с помощью изол торов 17 и 18 на относительно подвижных част х 1 и 2 корпуса датчика. Соответствующие пары потенциальныхи защитных электр дов обоих конденсаторов образуют коаксиально размещенные к лежгицие в одной плоскости торойды пр моугольного сечени . Защитные электроды заземлены . В варианте исполнени  (.фиг, 2) в качестве защитных электродов используютс  соответствующие участки поверхности подвижной и неподвижной частей корпуса. Дл  облегчени  операции ус-, тановки и градуировки датчика подвижна  часть 2 корпуса крепитс  к его неподвижной части 1 с помощью упругой центрирующей шайбы 19 и крепежных резьбовых колец 20 и 21, которые после настройки датчика удал ютс . Конденсаторы с указанным выполнением электродов относ тс  к категории так называемых конденсаторов с перекрестными св з ми. Характерной особенностью таких конденсаторов  вл етс  неизменность емкости между парами электродов при симметричном сближении или удалении этих па:р к оси симметрии конденсатора или от нее. Такие перемещени  обычно и возникают под воздействием температуры, при оседании пыли, влаги и т.д. Сближение потенциальных электродов конденсатора с перекрестными св з ми вызывает увеличение его емкости, а сближение его защитных (заземленных) электродов вызывает уменьшение его емкости. Датчик работает следующим образом, При уменьшении (увеличении) зазора между неподвижной и подвижной част ми 1 и 2 корпуса уменьшаетс (увеличиваетс ) рассто ние между электродами 3 и 4 первого конденсатора, вследствие чего его емкость увеличиваетс  (уменьшаетс ). При- этом емкость между электродами 11 и 12 второго конденсатора уменьшаетс  (увеличиваетс ) благодар  сближению (расхождению) его заземленных защитных электродов 15 и 16 (или соответствующих участков поверхности подвижной и неподвижной частей 1 и 2 корпуса). Благодар  дифференциальному выполнению датчика результирующее изменение емкости между его потенциальными электродами удваиваетс . Дл  достижени  наилучшей стабильности датчика необходимо обеспечить в его исходном состо нии равенство перекрестных емкостей обоих конденсаторов . С этой целью размеры электродов и зазоров между ними в обоих конденсаторах, а также соотношение сторон пр моугольного сечени  обоих тороидов определ ютс  из услови  равенства емкостей между потенциальными электродами обоих конденсаторов при заземлённых защитных электродах. За счет того, чт.о в данном дифференциальном емкостном датчике его конденсаторы с перекрестными св з ми имеют замкнутую конструкцию, т.е. выполнены в виде тороидов пр моуголь

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1., Дифференциальный емкостный датчик перемещения, содержащий электропроводный корпус с подвижной и непод- 25 вижной частями и два конденсатора, образующие дифференциальную систему, один из электродов каждого из которых закреплен с помощью изолятора на неподвижной части корпуса,.а другой на его подвижной части, связываемой с контролируемым объектом в процессе измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности . измерения, он снабжен двумя парами защитных электродов, электроды одного 5 из конденсаторов выполнены в виде плоских колец, а его пара защитных электродов - в виде двух коаксиальных цилиндров, образующих совместно с кольцевыми электродами тороид прямоЮ угольного сечения, электроды второго' конденсатора выполнены в виде двух коаксиальных цилиндров, а его пара защитных электродов - в виде плоских колец, образующих совместно с его 15 цилиндрическими электродами второй тороид прямоугольного сечения, лежащий в той же плоскости, что и первый тороид, коаксиально с ним.
2. 2. Датчик поп. 1, отличаюЮ щ ий с я тем, что в качестве защитных электродов датчика используются участки поверхности подвижной и неподвижной частей корпуса.