Емкостной измеритель перемещений
ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержаний генератор, детек тор равновесия, компаратор токов с указательной обмоткой,-подключенной к детектору-равновесия, и двумя дифференциальными обмотками, подключенными через последо ательно соединенные обмотку смещения регулируемую обмотку к общей точке прибора, кольцевой коммутатор, емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, подключенным к генератору , экранирующим электродом с равномерно расположенными электрически прозрачными окнами, подключенным к общей точке прибора, и секционированным токовым электродом, содержащим ряд циклических групп -с п секциями в каждой, соединенны так, что к ,i-той секции подключены все (i-bmn) секции, где m числа На:ьурального ряда, причем секции токового электрода (или окна экранирующего электрода) наклонены под углом / к направлению измеряемого перемещения, отличаю- . щ и и с я тем, что, с целью повеаиения точности измерений, число групп секций токового электрода кратно шести, ко шутатор выполнен шестипозиционным , группы секций токового электрода подключены к неподвижным контаЛам коммутатора, подвижные смежные контакты коммутатора объединены в две группы по три и подключены к дифференциальным обмоткам ком-jQ паратора трков, а ширина окна экранирующего электрода выполнена больше двух и меньше трех ширин секций токового электрода .
СОЮЗ GOBETCHMX
СОЯФЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(50 G 01 В 7/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21 ) 2974331/18-28 (22 ) 10. 07. 80, (46) 23.08.83..Бюп. 9 31 (72) Ф.Б. Гриневич и М.Н. Сурду (71 ) Институт электродинамики
AH Украинской ССР (53) 621.317.39Ф5311717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2635559/18-28,. кл. G 01. В 7/00, 1979..
2,. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2921955/18-28, кл G 01 В 7/00, 1980 ° (54)(57) ЕМКОСТНЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий генератор, детектор равновесия, компаратор токов с указательной обмоткой,-подключенной к детектору-равновесия, и двумя дифференциальными обмотками, подключенными через последовательйо соединен ные обмотку смещения и регулируемую обмотку к общей точке прибора, кольцевой коммутатор, емкостный преобразователь перемещений с потенциальным электродом, подключенным к генератору, зкранирующим электродом с равномерно. расположенными электрически прозрачными окнами, подключенным к общей точке прибора, и секционированным токовым электродом, содержащим ряд циклических групп с
là и секциями в каждой, соединенные. так, что к, i-той секции подключены все (i+mn) секции, где m числа натурального ряда, причем секции токового электрода (или окна экранирующего электрода) наклонены под углом Ч к направлению измеряе° мого перемещения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, число групп секций токового электрода кратно . шести, кою утатор выполнен шестипо- . Е зиционным, группы секций токового электрода подключены к неподвижным контакгам коммутатора, подвижные смежные контакты коммутатора объединены в две группы по три и подклю;чены к дифференциальным обмоткам ком- паратора токов, а ширина окна зкранирующего электрода выполнена больше двух и меньше трех ширин секций токо вого электрода.
1037054 где Р 1о @ Qîï
В1кр
К=0,1,2, /
2. Измеритель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что: размеры электродов преобразователя выполнены в соответствии с неравенствами и = 2(К+2) з (К 2)а - д1кр7,Ю1о(К+1)а +l„p; (K+2)p + $1 Ь tg 9 Ка (Изобретение относится к электро- измерительной технике, а именно к измерению перемещений. Известен емкостный измеритель перемещений, содержащий дифференциальный конденсатор, компаратор токов и схему обработки измерительного сигнала (1). Недостатком устройства является невысокая точность измерения. Н аи боле е бл и з ким к и з о брет ению по технической сущности является емкостный измеритель перемещений, содержащий генератор, детектор равновесия, компаратор токов с указательной обмоткой, подключенной к детектору равновесия, и двумя дифференциальными обмотками, подключенными через последовательно соединенные обмотку смещения и регулируемую .обмотку к общей точке прибора, коль- 7О цевой коммутатор, емкостный преобра зователь перемещений с потенциальным электродом подключенный к генератору, экранирующим электродом с равномерно расположенными электричес- д ки прозрачными окнами, подключенным к общей точке прибора, и секционированным токовым электродом, содержащим ряд циклических групп с и секциями в каждой, соединенные так, 30 что к i-той секции подключены все (i+mn ) секции, где m - числа натурального ряда, причем секции токо" вого электрода (или окна экранирующего электрода) наклонены под углам Ч4, к направлению измеряемого перемещЬ=ния f2 g. Недостатком известного устройства является повышенная погрешность измерения, обусловленная краевым эффектом, возникающим при подходе края 4р электрически прозрачного окна экранирующего электрода вплотную к цели, разделяющей два токовых электрода дифференциального конденсатора.. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. угол наклона секций токового электрода ширина секций токового электрода; длина окна экранирующего электрода; ширина окна и межоконного промежутка экранирующего электрода-; ширина зоны краевого эффекта; 3 - числа натурального ряда. Укаэанная цель достигается тем, что в емкостном измерителе перемещений число групп секций токового электрода принято равным шести, коммутатор выполнен шестипоэиционным, группы секций токового электрода подключены к неподвижным контактам коммутатора, подвижные смежные контакты коммутатора объединены в две группы по три и подключены к дифференциальным обмоткам компаратора токов, а ширина окна экранирующего электрода выбирается больше двух и меньше трех ширин секций токового электрода. В общем случае минимальное число и секций в группе и соотношения размеров электродов выбирают из уравнений: п = 2(К+2); . (К+2) а - Л1 7Ь1 7 (К+1) а. + .сй1 (K+2 ) a + 3 1кр 4 5 1мопМ K+3 ) a — с 1,ф 1о + lan Ь (= Ка где Ч. - угол наклона секций токового электрода; а — ширина секций токового электрода; Ь - длина окна экранирующего электрода; М1 идд„; „- ширина окна и межоконного промежутка экранирующего электрода; л1„ — ширина зоны краевого эффекта; «=0,1,2,3- числа натурального ряда. Йа чертеже приведена блоксхема емкостного измерителя перемещений. Устройство содержит генератор 1,,емкостной преобразователь перемещеI ний с потенциальным электродом 2, подключенным к генератору 1, экра1037054 б Составитель В. Николаев Техред С.Иигунова Корректор Г. Огар Редактор Г. Ус Заказ 5988/40 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нирующим электродом 3 с электрически прозрачными . окнами, подключенным к ,общей точке прибора, и секционирован ным токовым электродом 4 с секциями 4.1 — 4..6, которые выполнены с наклоном 9 к направлению измеряемого перемещения, коммутатор 5, компаратор б с дифференциальными обмотками 7 и 8, подключенными к выходу коммутатора 5, .обмоткой 9 смещения, подключенной к общей точке дифференциаль- 10 ных обмоток, регулируемой обмоткой 10, включенной последовательно с обмоткой 9 смещения, и указательной обмоткой 11, и детектор 12 равновесия, подключенный к указательной об- 15 мотке 11. Устройство работает следующим образом. Пусть начальное-положение экранирующего электрода 3 таково, что при помощи коммутатора 5 к обмотке 8 компаратора токов подключены секции 4.4 - 4.6, токового электрода, а к обмотке 7 - секции 4.1 — 4.3. В этом положении коммутатора идет измерение перемещения экранирующего электрода до тех пор, пока нижний угол окна токового электрода не откроет секцию 4. 2 токового электрода на 1/4 ее ширины, т.е. на интервале, равном ширине .секции токового электрода. 30 при этом секция 4.6 токового электрода окажется полностью закрытой, а секция 4.5 - полностью открытой. Для перехода на следующий поддиапазон измерения коммутатор 5 пере 35 водится в следующее состояние, при котором секция 4.6 оказывается -под" ключенной к обмотке 7, а секции 4.4к обмотке 8. На втором поддиапазоне снова про- 40 изводится измерение перемещения в пределах одной ширины секции, после чего переходят на следующий Iподдиа- паэон и т.д. При каждом переходе правая as секций токового электрода, подкпюченных к обмотке 8, становится 45 левой секцией, подключенной к обмот.— ,,ке 7, а правая секция, подключенная к обмотке 7, становится левой секцией, подключенной к обмотке 8. Измерение относительного измене» ния емкости дифференциального .кон- денсатора осуществляется при помо,щи компаратора б токов с регулируемой обмоткой 10 и детектора 12 разно.55 весия, Уравновешивающего прибор регулировкой числа витков регулируемой обмотки 10. Числа витков обмоток компаратора 6 токов подобраны таким образом, что в исходной точке каждого поддиапазона прибор уравновешен при нулевом числе витков регулируемой обмотки 10. При появлении смещения экранирующего электрода 3 относительно исходного положения в указательной обмотке 11 компаратора 6 токов наводится сигнал неравновесия. Этот сигнал анализируется детектором 12 равновесия, который изменяет число витков регулируемой обмотки 10 так, что сводит упомянутыК сигнал к нулю и тем самым уравновешивает прибор. Нетрудно показать, что равновесное число витков регулируемой обмотки 10 пропорционально измеряемому перемещению. При этом между характеристиками преобразователя и размерами его электродов существуют следующие зависимости: n = 2(К+2); Ф (К+2)а- Д1„р >Ь1„>(К+1)a + hlgp (К+2) a+ Ыкр(Ь1 „, п<(К+3)8 - Д 3, 1 a + 11. лов Ь trg Ч Кв, где 4 - угол наклона секций токового электрода; a — ширина секций токового электрода; Ь вЂ” длина окна экранирующего электрода; З1д и Б1 щ - ширина окна и межоконного промежутка экранирующего электрода; д1„ - ширина зоны краевого эффекта1 К=0,1,2,3 - числа натурального ряда. Ла любом из поддиапазонов край электрически прозрачного окна не подходит к цели, разделяющей секции токового электрода, подключенные к различным дифференциальным обмоткам компаратора б токов ближе, чем на 1/4 ее ширины. Это позволяет практически полностью исключить влияние краевого эффекта на точность измерения.
