Емкостный измеритель перемещений

 

11 .ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ , содержащий емкостный датчик перемещений в виде расположенных параллельно круговых потенциального И токового электродов и окружающего токовый электрод кольцевого Охранного электрода, соединенного с общей точкой измерителя, трансформатор напряжений с двумя плечевыми вторичными обмотками, один из выводов каждой из которых соединен с общей точкой измерителя, генератор переменного напряжения, подключенный к первичной обмотке трансформатора, первый индуктивный компаратор токов с входными обмотками, один из выводов каждой из которых соединен с общей точкой измерителя, а второй вывод второй обмотки - с токовым электродом, образцовый конденсатор, включенный меж-. ду первой вторичной обмоткой трансформатора и первой входной обмоткой первого компаратора, детектор равновесия , входом подключенный к выходной обмотке первого компаратора, многопозиционный коммутатор, соедиия ющий отводы второй вторичной обмртКи трансформатора с потенциальным электродом датчика, управлякядий вход которого подключен к выходу детектора равновесия, и отсчетный блок, соединенный с коммутатором, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения путем компенсации погрещностей от взаимного перекоса электродов, он снабжен дополнительным кольцевым электродом, расположенным между токовым и охранным электродаьш в одной с ними плоскости , вторым индуктивным компаратором токов, начало первой входной обмотки которого соединено с выводом второй входной обмотки первого компаратора, а конец - с токовым элек тродом датчика, начало второй входа S ной обмотки второго компаратора соеW динено с дополнительным электродом датчика, а конец - с общей .точкой с измерителя,«преобразователем ток - напряжение, входом подключенным к выходной обмотке второго компаратора, и резистором, включенным между выхо( дом преобразователя ток - напряжение « ;о и третьей входной обмоткой первого СП компаратора. 2. Измеритель по п. 1, отли00 чающийся тем, что отнощение чисел витков первой и второй входных обмоток второго компаратора равно отношению квадратов внешнего и внутреннего радиусов дополнительного кольцевого электрода, уменьшенного на единицу , а произведение отношений коэффи. циента преобразования преобразователя ток - напряжение к сопротивлению резистора , числа витков выходной обмотки второго компаратора к числу витков третьей входной обмотки первого компаратора и числа витков второй вход-

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 7/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3775618/24-28 (22) 26.07.84 (46) 30.11.85. Бюл. 9 44 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Ф. Б. Гриневич (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11- 727974, кл. G 01 В 7/00, !980.

Авторское свидетельство СССР

Р 983439, кл. G 01 В 7/00, 1982. (54)(57) 1.ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий емкостный датчик перемещений в виде расположенных параллельно круговых потенциального и токового электродов и окружающего токовый электрод кольцевого охранного электрода, соединенного с общей точкой измерителя, трансформатор напряжений с двумя плечевыми вторичными обмотками, один из выводов каждой из которых соединен с общей точкой измерителя, генератор переменного напряжения, подключенный к первичной обмотке трансформатора, первый индуктивный компаратор токов с входными обмотками, один из выводов каждой из которых соединен с общей точ кой измерителя, а второй вывод второй обмотки - с токовым электродом, образцовый конденсатор, включенный между первой вторичной обмоткой трансформатора и первой входной обмоткой первого компаратора, детектор равно» весия, входом подключенный к выход» ной обмотке первого компаратора, многопозиционный коммутатор, соедиия ющий отводы второй вторичной обмотки: трансформатора с потенциальным электродом датчика, управляющий вход которого подключен к выходу детектора

„„SU„„1195182 A равновесия, и отсчетный блок, соединенный с коммутатором, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации погрешностей от взаимного перекоса электродов, он снабжен дополнительным кольцевым электродом, расположенным между токовым и охранным электродами в одной с ними плоскости, вторым индуктивным компаратором токов, начало первой входной обмотки которого соединено с выводом второй входной обмотки первого компаратора, а конец — с токовым элек тродом датчика, начало второй входной обмотки второго компаратора соединено с дополнительным электродом датчика, а конец — с общей .точкой измерителя, преобразователем токнапряжение, входом подключенным к выходной обмотке второго компаратора, и резистором, включенным между выход дом преобразователя ток — напряжение

Ф и третьей входной обмоткой первого компаратора.

2. Измеритель по и. 1, о т л и - «р ч а ю шийся тем, что отношение чисел витков первой и второй входных . обмоток второго компаратора равно отношению квадратов внешнего и внутреннего радиусов дополнительного кольцевого электрода, уменьшенного на единицу, а произведение отношений коэффя. 3 циента преобразования преобразователя ток — напряжение к сопротивлению ре. зистора, числа витков выходной обмотки второго компаратора к числу витков третьей входной обмотки первого компаратора и числа витков второй вход1195182 ной обмотки первого компаратора к чис- ратов внешнего и в и внутреннего радиулу витков первой входной обмотки вто- сов дополнительного ного кольцевого электрого компаратора равно отношению квад- рода.

Ф

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем компенсации погрешностей от взаимного перекоса электродов.

На чертеже приведена блок-схема ем. костйого измерителя перемещений.

Измеритель содержит генератор 1 10 переменного напряжения, трансформатор

2.напряжения с первичной обмоткой 3, подключенной к генератору 1, и вторичными обмотками 4 и 5, емкостный датчик, образованный потенциальным 15 электродом 6, токовым электродом 7, дополнительным электродом 8 и охранным электродом 9, образцовый конденсатор 10, подключенный к обмотке 4 трансформатора 2, первый индуктивный 20 компаратор 11 с тремя входными обмотками 12, 13,14 и одной выходной обмот. кой 15, второй индуктивный компаратор

16 с двумя входными обмотками 17, 18 и выходной обмоткой 19, преобразова- 25 тель 20 ток — напряжение., подключенный к выходной обмотке второго компаратора 16, резистор 21, посредством которого третья входная обмотка 14 первого компаратора 11 соединена с выходом преобразователя 20 ток — напряжение, детектор 22 равновесия, подключенный к выходной обмотке 15 компаратора 11, многопозиционный коммутатор 23, посредством которого отво- З ды обмотки 5 трансформатора 2 подклю- чаются к потенциальному электроду 6, и отсчетный блок 24, подключенный к коммутатору 23.

Устройство работает следующим образом.

Под действием напряжений, индуктированных во вторичных обмотках 4 и

5 трансформатора 2 напряжений, через электроды 7 и 8 емкостного датчика 4> протекают токи, величина которых QIIpeделяется положением потенциального

2 электрода 6 относительно электродов

7 и 8, попадающие на входные обмотки

17 и 18,компаратора 16 токов. В выходной обмотке 19 компаратора 16 выделяется разность этих токов, ко-, торая зависит от величины взаимного перекоса потенциального электрода.6 и электродов 7 и 8, и равна нулю толь ко при отсутствии перекоса. В выходной обмотке 15 первого компаратора

11 токов вьщеляется сигнал неравновесия моста, образованного обмотками

4 и 5 трансформатора 2, образцовым конденсатором 10,и емкостью датчика, образованного потенциальным электродом 6, токовым электродом 7, дополнительным электродом 8 и охранным электродом 9, равный разности токов, протекающих через токовый электрод 7 и образцовый конденсатор 10, уменьшенный на величину тока, протекающего через резистор 21 с выходной обмотки

19 компаратора 16. Многопозиционный коммутатор 23, управляемый детектором 22 равновесия, приводит сигнал неравновесия к нулю путем переключения выводов вторичной обмотки 5 трансформатора 2, идущих к потенциальному электроду 6 ° Состояние многопозиционного коммутатора 23 соответствующее состоянию равновесия и пропорциональное измеряемому перемещению, индицируется отсчетным блоком 24 в единицах перемещения.

Отношение чисел витков в обмотках

17 и 18 компаратора 16 должно быть равно отношению квадратов внешнего и внутреннего радиусов дополнительного кольцевого электрода 8, уменьшенному на единицу. Для наиболее полной компенсации погрешности от взаимного перекоса электродов ток выходной обмотки 19 компаратора 16 масштабируется при помощи преобразователя 20 ток — нанряжение и резистора 21 при этом произведение отношений коэффициента преобразования

Составитель В. Николаев

Редактор А. Гулько Техред С,Мигунова Корректор H. Муска

Заказ 7406/45 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4

3 ll преобразователя 20 ток — напряжение, имеюшего размерность сопротивления, к сопротивлению резистора 2), числа витков выходной обмотки 19 второго компаратора )6 к числу витков третьей входной обмотки 14 первого компаратора 11 и числа витков второй вход95182 4 ной обмотки 13 второго компаратора

11 к числу витков первой входной обмотки 17 второго компаратора )6. равно отношению квадратов внешнего

5 и внутреннего радиусов дополнительного кЬльцевого электрода