Емкостный датчик линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 7 9) 6 01 В 7/О БР ИЕ ИЗ И У ЕТЕЛ АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4811010/28 (22) 07.02,90 (46) 15.08,92. Б 1 ол, М 30 (71) Отдел прикладной оптоэлектроники Института физики полупроводников СО АН СССР (72) П,И.Госьков и Г,М, Горбова (56) Моп-Соп 1 ас 1 ТЬ 1 сКпезз Метегз ОНО ЯОКК СО. ТР, Неаб о%се; зЫп)оКц МЗ ВАЖОЯ Р.О, Вох 6068 ТОКУО 160, Ларап.Отчет о научно-исследовательской работе М Э-С - 81 "Исследование и разработка электроемкостных датчиков контроля давления, расстояний, состава веществ и электронного измерителя сверхмалых емкостей датчиков". Научн.руков,проф д.т.н. Грохольский А,Л., М Гос.регистрации 01811014605, инв. М 02815018317, г. Киев: Книга, 1981. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкОстного датчика линейных перемещений за счет линеаризации его вы ходной характеристики. Датчик содержит размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопотенциальный 2, экранный 3 и низкопотенциальный 4 электроды, установ-, ленный в параллельной им плоскости с возможностью изменения .зазора между ними плоский заземленный электрод 1, связываемый в процессе измерений с объектом контроля, а также подключенную к высоко- и низкопотенциальному электродам трансформаторную измерительную схему, включающую генератор 6, трансформатор 7, конденсатор 8 перемененной емкости, служащий для.балансировки схемы, и фазочувствительный усилитель 9. При этом ширины высоко- и низкопотенциального электродов по крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в котором размещеныы электроды датчика, составляет 1,6 - 2,3 ширины экранного электрода, При указанном выборе размеров датчика его выходная характеристика является практически ли 2 У5 10 20 30 35 ного электрода 1, которое изменяет емкость 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано присоздании приборов для измерения толщины заземленных металлических лент, вибраций изделий, имеющих хотя бы однуплоскую поверхность, перемещений мембран, зазоров между металлическими теламии других аналогичных величин,Известен емкостный датчик линейныхперемещений, содержащий размещенные впараллельных плоскостях заземленныйэлектрод,- установленный с воэможностьюперемещения и связываемый в процессе измерения с объектом контроля и установленные в общей плоскости и изолированные 1один от другого высокопотенциальный и окружающий его экранный электроды,Недостатком указанного датчика является значительная погрешность, связаннаяс нелинейностью статической характеристики преобразования,Наиболее близким кданному изобретению по технической сущности являетсяемкостный датчик линейных перемещений,содержащий размещенные в параллельных 2плоскостях заземленный электрод, установленный с возможностью перемещенияи связываемый в процессе измерения собьектомконтроля, и установленныепоследовательно в общей плоскости иизолированные один от другого высокопотенциальный, заземленный экранирующий и низкопотенциальный электроды, атакже трансформаторную мостовую измерительную схему, в которую они включены.Недостатком датчика является пониженная точность, обусловленная нелинейностью его выходной характеристики.Целью изобретения является повышение точности за счет линеаризации выходной характеристики.Поставленная цель достигается за счеттого, что в емкостном датчике линейных перемещений, содержащем размещенные вобщей плоскости й электроизолированныеодин от другого высокопотенциальный, экранный и низкопотенциальный электроды,установленнйй впараллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между ними плоский заземленный электрод, атакже подключенную к высоко-и низкопотенциальному электродам трансформаторную мостовую измерительную схему,ширийыовысоко- и низкопотенциальногоэлектродов по крайней мере шестикратнопревышают ширину экранного электрода, а:ачальный зазор между плоскостями, в которых размещены электроды датчика, составляет от 1,6 до 2,3 ширины экранногоэлектрода,На фиг.1 представлена схема датчика, а также измерительная цепь для его включения: на фиг.2 - кривые зависимости емкостиддатчика от отношения при постоянныхйзначениях отношений, где и - ширина высокопотенциального и низкопотенциального электродов, а 21 - ширина экранного электрода, б - зазор между обкладками,Емкостный датчик содержит размещенные в параллельных плоскостях перемещающийся заземленный электрод 1, связанный в процессе измерения с обьектом контроля, установленные последовательно в общей плоскости и изолированные один от другого оысокопотенциальный 2, заземленный экранирующий 3 и низкопотенциальный 4 электроды. Для исключения паразитной емкости между высокопотенциальным 2 и низкопотенциальным 4 электродами в нерабочей области датчика введен экран 5. Датчик включают в трансформаторный мост переменного тока, содержащий генератор 6, трансформатор 7, конденсатор переменной емкости 8, фазочувствительный усилитель 9,Емкостный датчик линейных перемещений работает следующим образом. С помощью конденсатора переменной емкости 8 уравновешивается трансформаторный мост при нулевом перемещении объекта контроля, Перемещение объекта контроля вызывает перемещение заземлендатчика, что приводит к появлению сигнала разбаланса моста, соответствующего перемещению объекта контроля.Как следует из фиг.2, при отношенииб216 вдиапазоне - от 1,6 до 2,3 емкость2датчика линейно зависит от контролируемого зазора б,Таким образом, при выполнении высокопотенциального и низкопотенциального электродов датчика одинаковой ширины, которая превышает шестикратное значение ширины экранного электрода, и перемещении заземленного электрода, связанного с объектом контроля, относительного экранного в диапазоне от 1,6 до 2,3 ширины экранного электрода, выходная характеристика датчика является практически линейной. Формула изобретения Емкостный датчик линейных перемещений, содержащий размещенные в общей плоскости и электроизолированные один от другого высокопотенциальный, экранный и1755034 РЮф 7 Составитель П.Госьк Техред М,Моргентал Редактор О.Спесивь Корректор И;Шулла Тираж .: Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 каз 2882 ВНИИПИ Госуда-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 оизводст низкопотенциальный электроды, установленный в параллельной им плоскости с возможностью изменения зазора между ними плоский заземленный электрод, а также подключенную к высоко- и низкопотенци альному электродам трансформаторную мостовую измерительную схему, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет линеаризации выходной характеристики, ширины высоко- и ниэкопотенцйальногоэлектродов йо крайней мере шестикратно превышают ширину экранного электрода, а начальный зазор между плоскостями, в которых размещены электроды датчика, составляет 1,6-2,3 ширины экранного электрода.