Емкостной преобразователь линейных перемещений

(51) 4 б 01 В 7/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕТ СССРИ ОТНРЫТИИ ИС ИЗОБРЕТЕНИ двтоескому сви ТЕЛЬСТВ(46) 15.08.86. Бюл.30 (72) Ю, П. Семенов и О, А. (53) 621.317.39:531.71(088,8) (56) Дж. Габер,Датчики сме ды для управления сегментир ным зеркалом. - Оптические ные телескопы 90-х годов. По та. М.: Мир, 1983, с. 36 - 51Авторское свидетельство С989318, кл. б 01 В 7/08,дов ения и приво- ванным глав- и инфракрасред. А. ХьюнСС 981 БРАЗОВАТЕЛЬНИЙя к измеритовысить точиейных перемещекостного прго собой сдвичный перекый преобразоваэлектродов, закель- ость еоб- оен- рестцг.(54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕО ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕ (57) Изобретение относитс ной технике и позволяет п преобразования малых лиы ний при использовании ем разователя, представляюще ный геометрически симметр ный конденсатор. Емкости тель содержит две группы репленных на относительно подвижных ос. нованиях. Каждая группа включает в себя два высокопотенциальных электрода, отделенных двумя параллельным и изоляционными зазорами от размещенных между ними низкопотенциального прямоугольного электрода и пар расположенных компланарно с ними заземленных охранных электродов, причем низкопотенциальный электрод отделен от охранных электродов дополнительными параллельными изоляционными зазорами, перпендикулярными первым двум зазорам. Остальные участки поверхности оснований выполнены с экранирующими металлическими покрытиями. При смещении одного диэлектрического основания с электродами относительно другого на выходе преобразователя формируется сигнал, про- Я порциональный разности емкостей между высокопотенциальными электродами, размещенными на одном основании, и низко- потенциальным электродом, размещенньк на другом основании. 3 ил.Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано дляизменения малых линейных перемещений свысокой точностью, например для измерениявзаимного положения сегментирова нныхучастков зеркал телескопов наземного иликосмического базирования,Целью изобретения является повышениеточности преобразования линейных перемещений путем улучшения стабильности характеристики преобразования благодаря (Оисключению влияния механических контактов между конструктивными леталями емкостного преобразователя и обеспечениюего нечувствительности к изменению поверхностных свойств электродов и к их температурным изменениям.На фиг, 1 изображена конструкция емкостного преобразователя; на фиг. 2расположение емкостного преобразователя наконтролируемом об ьекте; на фиг, 3 - упро.щенная схема подключения электродов иреобразователя к блокам питания и обработкисигналов,Емкостньй преобразователь линейныхперемещений содержит два относительноподвижных диэлектрических основания 1и 2, на которых методом металлиэации нанесены зеркально симметрично группы электродов. Группа электродов на кажлом осно.ванин содержит два высокопотенциальныхэлектрода, например 3 и 4 на основании 2,которые отделены лвумя узкими параллель- ЗОными изоляционными зазорам и от размещенного между ними низкопотенциал:.; ого прямоугольного электрола 5. Эти же зазорыотделяют высокопотенциальные электролы 3и 4 от расположенных с ними компланарнодвух пар б и заземленных охранных элек- З 5тродов, которые отделены от низкоиотен.циального электрода 5 двумя дополнитель.ными параллельными изоляционными зазорами, перпендикулярными первым двум зазорам, Остальные участки поверхности обоих оснований 1 и 2 выполнены с экранирующими (заземленными) металлическими покрытиями 8 и 9 соответственно. Электродыпреобразователя снабжены электрическимивыводами: 10 - 11 и 12 - 13 для высокопотенциальных электролов, размещенных на 45основанияхи 2 соответственно, и выво.дами 14 - 15 для низкопотенциальных электродов. Емкостный преобразователь крепит.ся на контролируемом объекте так, чтобыповерхности измерительных электродов 3, 4и 5 на его диэлектрическом основании 2и соответствующие измерительные электро.лы 1 б - 18 на его основании 1 были взаимно параллельны и противолежали друг другу в исходном состоянии, а соответствующиеизоляционные зазоры также располагалисьвзаимно параллельно. Источник 19 питания переменного тока подключается черезтрансформатор 20 с заземленным среднимЕмкостный преобразователь работает слелующим образом.При отсутствии относительного смещения оснований 1 и 2 емкостного преобразователя, устанавливаемь(х в процессе измерения на контролируемом объекте, емкости С и С между электродами 16 - 5 ив 5 определяются соответственно следчющими математическими выражениями. гделлина низкопотенциальных электрс(- лов по оси Х;8, относительная диэлектрическая проницаемость среды между электролами;Е,диэлектрическая проницаемость вакуума.При этом ширина Ъ, низкопотенциальных электродов (по оси У), ширина Ьв высокопотеициальных электродов и расстояние ( по оси У, между поверхностями электродов должны удовлетворять следующему условию: Ь, Ьв 4(1, (2) а ширина д изоляционных зазоров, должна быть выбрана из условия(в(3) В результате, при смещении по оси Х од. ной части контролируемого объекта (реб. ро 23) относительно другои (ребра 24) одна из емкостей увеличивается, а другая уменьшается, благодаря чему на выходе емкостного преобразователя формируется выходной сигнал 1 в, пропорциональный разности емкостей С и Св 11 вьк = - -"С = - яоЕ(;(4) Благодаря тому, что емкостный преобразователь, являясь сдвоенным геометрически симметричным перекрестным конденсатором (в его дифференциальном исполнении), обладает в соответствии с теоремой Томпсона-Лэмпарла свойством независимос. ти каждой из перекрестных емкостей от формы и размеров поперечного сечения конденсатора, достигается повышение точности преобразования перемещения по одной ОтВОдОм От его Вторичной обмотки к Высокоиот(ициальнь(м элсктролам б и 17 преобразователя. При этом ни;(коиотенциальиый электрол 8 и высокоиотенциальные электролы 2 и 4 заземлены, а иизкоитен. циальный электрол 5 соелииен через промежуточный усилитель 21 с фаэо(увствительным усилителем 22, на выхоле которого формируется информативный сигнал в функции относительного смещения ребер 23 и 24 объекта контроля в направлении Х,1 25Я 3) форм ули изобретеиая Скрипни Составитель Техред И. Верее Тираж 870 ПИ Государственного делам изобретений Москва, Ж - 38, Рау П кПатеята, т. Ужго. Макснмншннен КорректорПодннснокомитета СССРи . открытийшская иаб., д, 4/Ьрод, ул. Проектная елактор Т. Парфеноваказ 4398/34ВНИИ13038,филиал ПП зкоординатной оси при независимости резчль.татов измерения от перемещений по другимкоординатным осям. Емкостиый преобразователь линейных перемещений, содержащий два относитель. но подвижных основания, на обращенных одна к другой поверхностях которых размещены зеркально симметрично группы электродов, отлнчаюи 4 ийся тем, что, с елью повышения точности преобразования, группа электродов на каждом основании содержит два высокопотенниальных электрода,- отделенных двумя параллельнымн изоля.пионными зазорами от размещенных между ними низкопотенииального прямоугольного 5электрода и пар расположенных компланарно с ними заземленных охранных электро.дов, низкопотенциальный электрод отделен от охранных электродов дополнительными параллельными изоляционными зазорами, а 10 остальные участки поверхности основанийвыполнены с экранируюшими металлическими покрытиями.