Емкостный датчик линейных перемещений

(54) ЕМКОСТНЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение ной технике и им ности и разре емкостного датч ний, принцип дей измерении разнос Изобретение ной технике и мож измерения малых повышенной точн мерения перемещ метров. ГОСУДАРСТВЕ(НЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР Й ДАТЧИК ЛИНЕЙНЬ относится к измерительеет целью повышение точшающей способности ика линейных перемеществия которого основан на ти двух частичных перекресттносится к измерительет быть использовано для инейных перемещений с стью, например для изений зеркал интерфероЦелью изобретения я ние точности и разрешаю емкостного датчика лине ний за счет ослабления эффектоя на границах раз дов, образующих конденс емкости, выходным инфо метром которого является рекрестных частичных емНа чертеже показана к стного датчика с коаксиал ческими электродами, конденсатор с двумя пара рабочих емкостей. вляется повышещей способностийных перемещевлияния краевых дела его электроатор переменной рмативным пара- разность двух пекостей,онструкция емкоьными цилиндриобразующими м(1 перекрестных Я 2, 1626081 А 1 ных емкостей датчика. Датчик содержит разме(.лнные в экранирующем корпусе два полых неподвижных электрода располо женчых сносно и разделенных узким изоляционны л промежутком, и установленный коаксиально с еозможностьк перемещения вдоль оси подвижной стержневой электрод, который состоит из двух частей, также разделенных изоляционным промежутком, Толщина этих изоляционных промежутков должна не менее, чем в 5 раз быть меньше разности (адиусов подвижного и неподвижных электродов, благодаря чему сбеспечивается взаичная компенсация нелинейности частичных перекрестных емкостей датчика при одновременном измерении разности этих емкостей. 1 ил. Датчик содержит два неподвижных полых цилиндрических электрода 1 и 2, жестко закр.пленных в экранирующем корпусе 3 и установленных в нем соосно так, что разделяющий их изоляционный промежуток 4 достаточно мал по сравнению с их диаметром. На оси 5 этих электродов коаксиально с ними установлен с возможностью линейного перемещения х вдоль этой оси стержневой электрод меньшего диаметра, состоящий иэ двух частей 6 и 7, разделенных изоляционным промежутком 8, Подвижный стержневой электрод соединен с обьектом контроля (не показан) с помощью штока 9 и установлен в направляющих втулках 10, обеспечивающих строго коаксиальное положение электродов емкостного датчика при перемещениях штока 9. Направляющие втулки заземлены, выполняя функции охранных электродов,1626081 Формула изобретения20 оставитель С, Скрыпникехред М,Моргентал Редактоо Н, Бобк ектор Т Пали каз 270 Тираж 380 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Емкостный датчик линейных перемещений работает следующим образом.Поступательное перемещение х объекта контроля, передаваемое штоком 9, вызывает смещение частей 6 и 7 подвижного электрода относительно неподвижных электродов 1 и 2, При этом изменяются значения 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 перекрытия. Измерение или вычисление разности перекрестных частичных емкостей датчика позволяет получить линейную зависимость разностной емкости от положения подвижного электрода, а следовательно, и от перемещения х объекта контроля. Соотношение радиусов подвижного и неподвижных электродов может быть произвольным, однако толщина изоляционных промежутков 4 и 8 между электродами, расположенными на общей цилиндрческой поверхности, должна быть по крайней мере в 5 раз меньше разности их радиусов, определяющих ширину воздушного зазора д между ними. Протяженность электродов датчика при этом дожна быть такой, что при заданном диапазоне измеряемых перемещений граница раздела частей 6 и 7 подвижного электрода не приближается к краям неподвижных электродов, т.е, к направляющим втулкам 10 ближе, чем на пять значений разности радиусов подвижного и неподвижных электродов, Длина подвижного электрода должна превышать суммарную длину обоих неподвижных электродов,Емкостный датчик совмещает достоинства известных датчиков с переменной активной площадью и с переменным расстоянием между электродами. Это заключается в том, что датчик имеет большой диапазон измеряемых перемещений, в нем отсутству ют какие-либо принципиальные ограничения для подвижности штока, обладает значительными значениями рабочих емкостей при больших перемещениях и характеризуется пропорциональной зависимостью 10 между емкостью и перемещением при сохранении высокой разрешающей способности и принципиальной линейности функции преобразования в диапазоне(/2-5 д)1 х 11/2, включая окрестности точки х = О, где 15 д - воздушный зазор между подвижным инеподвижным электродами, а - длина неподвижных электродов,Емкостный датчик линейных перемещений, содержащий экранирующий корпус, размещенные в нем соосно два неподвижных полых цилиндрических электрода, раз деленных изоляционным промежутком, иустановленный коаксиально с ними с возможностью перемещения вдоль оси стержневой электрод меньшего диаметра, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 30 точности и разрешающей способности,стержневой электрод выполнен из двух частей, разделенных изоляционным промежутком, толщина которого, как и толщина изоляционного промежутка между непод вижными цилиндрическими электродами,хотя бы в 5 раз меньше разности радиусов цилиндрических и стержневого электродов, а общая длина обеих частей стержневого электрода превышает суммарную длину 40 обоих неподвижных электродов.