Дифференциальный емкостный датчик перемещения

Поставленная цель достигается тем,что дифференциальный емкостный датчик перемещения, содержащий электропроводный корпус с подвижной и неподвижной частями и два конденсатора,образующие дифференциальную систему,рдин из электродов каждого из которых закреплен с помощью изоляторана неподвижной части корпуса, а другой - на его подвжкной части, связываемой с контролируемым объектом впроцессе измерения, снабжен двумя парами защитных электродов, электродыодного из конденсаторов выполненыв виде плоских колец, а его пара защитных электродов - в виде двух коаксиальных цилиндров, образующихсовместно с кольцевыми электродамитороид прямоугольного сечения, электроды второго конденсатора выполненыв виде двух коаксиальных цилиндров,а его пара защитных электродов в виде плоских колец, образующиХсовместно с его цилиндрическими электродами второй тороид прямоугольногосечения, лежащий в той же плоскости,что и первый тороид, коаксиально с 25ним.Кроме того, в качестве защитныхэлектродов датчика могут быть использованы участки поверхности подвижнойи неподвижной частей корпуса. ЗО. На фиг. 1 схематично изображен дифференциальный емкостный датчикперемещения, каждый из конденсаторовкоторого содержит пару потенциальныхи пару защитных электродов, поперечное сечение; на Фиг. 2 - вариант исполнения, в котором в качестве защитных электродов используются участки поверхности подвижной и неподвижнойчастей корпуса. 40Дифференциальный емкостный датчик перемещения содержит электропроводный корпус, на неподвижной и подвижной частях 1 и 2 которого размещены потенциальные электроды 3 и 4 первого 45 конденсатора, закрепленные с помощью изоляторов 5 и б.в соответствующих кольцевых выточках корпуса датчика. Пара защитных электродов 7 и 8 этого конденсатора, выполненная в виде коаксиальных цилиндров, закреплена с помощью изоляторов 9 и 10 на неподвижной части 1 корпуса, Потенциальные электроды 11 и 12 второго конденса" тора, также закрепленные на неподвижной части 1 корпуса с помощью изоляторов 13 и 14, Имеют форму коаксиальных цилиндров. Защитные электроды 15 и 16 второго конденсатора, выполненные в виде плоских колец, закреп" лены с помощью изоляторов 17 и 18 Я), на относительно подвижных частях 1 и 2 корпуса датчика. Соответствующие пары потенциальныхи защитных электро" дов обоих конденсаторов образуют коаксиально размещенные и лежащие в одной плоскости тороиды прямоугольного сечения. Защитные электроды заземлены. В варианте исполнения (фиг. 2)в качестве защитных электродов используются соответствующие участки поверхности подвижной и неподвижной частейкорпуса. Для облегчения операции установки и градуировки датчика подвижная часть 2 корпуса крепится к егонеподвижной части 1 с помощью упругойцентрирующей шайбы 19 и крепежныхрезьбовых колец 20 и 21, которые после настройки датчика удаляются.Конденсаторы с указанным выполнением электродов относятся к категории так. называемых конденсаторов сперекрестными связями.Характерной особенностью такихконденсаторов является неизменностьемкости между парами электродов присимметричном сближении или удаленииэтих пар к оси симметрии конденсатора или от нее. Такие перемещенияобычно и возникают под воздействиемтемпературы, при оседании пыли, влаги и т,д. Сближение потенциальныхэлектродов конденсатора с перекрестными связями вызывает увеличение егоемкости, а сближение его защитных(заземленных) электродов вызываетуменьшение его емкости.Датчик работает следующим образом,При уменьшении (увеличении) зазорамежду неподвижной и подвижной частями 1 и 2 корпуса уменьшается (увеличивается) расстояние между электродами 3 и 4 первого конденсатора, вследствие чего его емкость увеличивается.При этом емкость между электродами 11 и 12 второго конденсатора уменьшается (увеличивается) благодарясближению (расхождению) его заземленных защитных электродов 15 и 16 (илисоответствующих участков поверхностиподвижной и неподвижной частей 1 и 2корпуса).Благодаря дифференциальному выполнению датчика результирующее изменение емкости между его потенциальнымиэлектродами удваивается.Для достижения наилучшей стабильности датчика необходимо обеспечитьв его исходном состоянии равенствоперекрестных емкостей обоих конденсаторов, С этой целью размеры электродов и зазоров между ними в обоихконценсаторах, а также соотношениесторон прямоугольного сечения обоихтороидов определяются из условия равенства емкостей между потенциальнымиэлектродами обоих конденсаторов призаземленных защитных электродах.За счет того, что в данном дифференциальном емкостном датчике егоконденсаторы с перекрестными связямиимеют "замкнутую" конструкцию, т.е.выполнены в виде тороидов прямоуголь989318 Формула изобретения б Р 12 1 Ф Я ного сечения, они фактически не имеюткраевого эффекта,Погрешности измерения, возникающие при оседании пыли, влаги, паров,и т.д., уменьшены практически на по-.рядок по сравнению с известными дифференциальными емкостными датчикамиперемещения (зазоров), Креме того,данный датчик нечувствителен к угловым перемещениям. т.е. к непараллельности его измерительныхэлектродов, Отак как изменение емкости датчикас одной стороны тороида вызывает такое же изменение емкости, но другогознака, с другой его стороны. При достаточно больших диаметрах обоих тороидов т.е. незначительном отличииих размеров, может бытт достигнутапрактически полная компенсация влия. ния температуры. 1, Дифференциальный емкостный датчик перемещения, содержащий электропроводный корпус с подвижной и непод вижной частями и два конденсатора, образующие дифференциальную систему, один иэ электродов каждого из которых закреплен с помощью изолятора на неподвижной части корпусаа другой " на его подвижной части, связываемой НИИПИ Заказ 11104/56Тираж 600 Подписное илиал ПНП атент.Ужгород,ул.Проектная,4 с контролируемьм объектом в процессеизмерения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения, он снабжен двумя парамизащитных электродов, электроды одногоиз конденсаторов выполнены в видеплоских колец, а его пара защитныхэлектродов - в виде двух коаксиальныхцилиндров, образующих совместно с .кольцевыми электродами тороид прямоугольного сечения, электроды второго"конденсатора выполнены в виде двухкоаксиальных цилиндров, а его паразащитных электродов " в виде плоскихколец, образующих совместно с егоцилиндрическими электродами второйтороид прямоугольного сечения, лежащий в той же плоскости, что и первыйтороид, коаксиально с ним,2. Датчик по п. 1, о. т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве защитных электродов датчика используютсяучастки поверхности подвижной и неподвижной частей корпуса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ферейт Й. Емкостные датчикинезлектрических величин. М.-Л., "Энергияф, 1966, с. 28-31.2. Ацюковский В. Ь. Емкостныепреобразователи перемещений. М."Л.,