Емкостной преобразователь перемещений с переменным зазором
ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕи1ЕНИЙ С ПЕРЕМЕННЫМ ЗАЗОРОМ, содержащий два плоских электрода, установленных с возвожностью углового поворота один относительно другого вокруг оси вращения, и подключенную к ним измерительную схему, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем обеспечения однозначной прямопропорциональной зависимости емкостного сопротивления преобразователя в функции углового перемещения, ось вращения выполнена общей для обоих электродов и расположена на одном и том же постоянном расстоянии от них, а ее центр совмещен с линией пересечения плоскостей, являющихся продол$ жением активных внутренних поверхностей электродов. (Л СХ) СП о Од СО
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ((9) SU ((1) (51)4 G 01 В 7/30
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l3
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3429560/25-28 (22) 22.04 ° 82 (46) 15 ° 10.85 Бюл. N 38 (72) Ф.Б.Гриневич (71) Институт электродинамики АН УССР (53) 621. 317. 39: 531. 71(088.8) (56) Патент США У 2460726,. кл. 73 — 105, 1949.
Авторское свидетельство СССР
У 488979, кл. С 01 В 7/08, 1974. (54)(57) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ПЕРЕМЕЩЕНИЙ С IIEPENEHHblM ЗАЗОРОМ, содержащий.два плоских электрода, установленных с возвожностью угловоro поворота один относительно другого вокруг оси вращения, и подключенную к ним измерительную схему, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения. путем обеспечения однозначной прямопропорциональной зависимости емкостного сопротивления преобразователя в функции углового перемещения, ось вращения выполнена общей для обоих электродов и расположена на одном и том же. постоянном расстоянии от них, а ее центр совмещен с линией пересе.— чения плоскостей, являющихся продолжением активных внутренних поверхностей электродов.
Хс4
1Н н
1в где — диэлектрическая проницаемость среды между
1О электродами 1 и 2 ïðåобразователя;
Ъ вЂ” ширина электродов преобразователя;
r u r — наружный и внутренний я в радиусы окружностей поворота электродов преобразователя; м — круговая частота *апряжения питания.
Ю Условием равновесия мостовой измерительной схемы является
Хсв прег
Хсо где Х, — емкостное сопротивление образцового конденсатора Со .
Согласно (1) и (2), измеряемый угол с(поворота определяется соотноUIPHHPM (2) 1 . 11850
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различнЬп областях науки и техники для измерения угловых перемещений, определения стабильности заданных углов во времени или их вариаций под влиянием внешних дефектов.
Цель изобретения — повышение точности измерения емкостного преобразователя перемещений с переменным . зазором путем обеспечения однозначной прямопропорциональной зависимости емкостного сопротивления преобразователя в функции углового перемещения °
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого емкостного преобразователя.
Емкостный преобразователь содержит два плоских электрода 1 и 2, установленных на несущих изоляционных пластинах 3 и 4 с возможностью углового поворота один относительно другого вокруг общей оси 5 враще.— ния, расположенной на одном и том же неизменном расстоянии от обоих электродов 1 и 2. Центр б оси 5 вращения совмещен с линией пересечения плоскостей, являющихся продолжением ак,тивных внутренних поверхностей 7 и электродов 1 и 2. Снаружи на несущих пластинах 3 и 4 нреобразовател, размещены экраны 9 и 10, подключенные к земле, а внутри могут быть размещены охранные электроды (не показаны), подключенные к земле. или зквипо-35 тенциальной ей точке. К электродам
1 и 2 преобразователя, образующим конденсатор Г переменной емкости, подключена измерительная схема, например мостовая схема, образованная плечами
11 и 12 трансформатора 13 с неизменным (n ) и регулируемым (и ) числом витков вторичной обмотки и образцовым конденсатором 14 с эталонной емкостью
Св. К первичной обмотке трансформатора 13 подключен источник 15 питания переменного тока, а к диагонали моста — детектор 16 равновесия, который служит для приведения схемы в состояние равновесия, осуществляемого регу
50 лировкой числа витков и „ трансформатора 13.
Преобразователь работает следующим образом. 55
При изменении угла о(между электродами 1 и 2 преобразователя происходит изменение емкости С преобразова69 2 теля. Согласно теореме Гаусса, емкостное сопротивление Х© преобразоватед ля равно
Eb ги
< = п ----In- (3) рег п С г о о в из которого следует, что измеряемый угол Ы может быть отсчитан по количеству регулируемого числа и витрег ков вторичной обмотки трансформатора
13, поскольку все величины, входящие в выражение (3) неизменны. Таким образом, между измеряемым углом о и емкостным сопротивлением Х „ обеспечивается прямолинейная однозначная зависимость в заданном диапазоне угловых перемещений. При этом с помощью внешних экранов 9 и 10 исключается влияние паразитных емкостей на результаты измерения и охранные электроды обеспечивают уменьшение влияния краевых эЫ>ектов.
Преимуществом предлагаемого преобразователя является возможность высокоточного измерения углов и угловых перемещений в диапазоне до 50—
60 . Это преимуще.ство особенно проявляется при измерении малых угловых перемещений (десятые., сотые доли градуса). В отличие от угломерных приборов, где используются емкостные преобразователи с переменной площадью, в предлагаемом преобразователе с переменным зазором при измерении
1185069
Составитель С.Скрыпник
Техред М. Надь
Корректор Л. Пилипенко
Редактор С.Лисина
Заказ 6347/32 Тираж 650
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 малых углов его начальная емкость может быть. выбрана достаточно большой.
Кроме того, относительные изменения емкости и, следовательно, емкостного сопротивления преобразователя при одинаковых угловых перемещениях
4 также. значительно увеличиваются. При этом разрешающая способность преобразователя может составлять от О, 1 до 0,01 угловой секунды, тогда, как в известных угломерных емкостях она составляет 1 †.0,5 угловой секунды.
