Емкостное устройство для измерений микроперемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и температурной стабильности характеристики преобразования емкостного устройства для измерений микроперемещений . Устройство содержит емкостный преобразователь , в котором его потенциальный электрод выполнен в виде двух пластин 3 и 4, расположенных в одной плоскости с со- .ответствующими измерительными электродами 1 и 2. Пары элч - тродов расположены по разные стороны от экранирующих электродов 5 и 6, закрепленных параллельно один другому с противоположных сторон диэлектрической подложки 7. Измерительные электроды присоединены к входам дифференциального усилителя 8, образуя с его входными сопротивлениями мостовую схему измерения , а также к входам сумматора 9, подключенного к источнику 10 питания. При перемещениях объекта на выходе усилителя 8 формируется сигнал, равный разности потенциалов , наводимых на электродах 3 и 4 преобразователя и зависящих от зазоров между ними и соответствующими экранирующими электродами, которые изменяются дифференциально . Одновременно с помощью цепи обратной связи через сумматор 9 обеспечивается регулирование напряжения питания преобразователя так, чтобы сумма напряжений на его измерительных электродах поддерживалась постоянной. Благодаря этому обеспечивается повышение точности измерений микроперемещений и компенсируются температурные погрешности. 2 ил. I (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 G 01 В 7/00

ВСЕСоклк,ц

1 1З, „Ä. 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Цс цдю гуТр д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4158757/26-28 (22) 10. 12.86 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) П. А. Батрак, В. М. Костенко, М. И. Прокофьев и А. Ю. Чепурко (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 977930, кл. G 01 В 7/00, 1981. (54) ЕМКОСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЙ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности и температурной стабильности характеристики преобразования емкостного устройства для измерений микроперемещений. Устройство содержит емкостный преобразователь, в котором его потенциальный электрод выполнен в виде двух пластин 3 и 4, расположенных в одной плоскости с соответствующимии измерительными электродами 1 и 2. Пары эл," родов расположены по

ÄÄSUÄÄ 1411568 А 1 разные стороны от экранируюгцих электродов 5 и 6, закрепленных параллельно один другому с противоположных сторон диэлектрической подложки 7. Измерительные электроды присоединены к входам дифференциального усилителя 8, образуя с его входными сопротивлениями мостовую схему измерения, а также к входам сумматора 9, подключенного к источнику 10 питания. При перемещениях объекта на выходе усилителя 8 формируется сигнал, равный разности потенциалов, наводимых на электродах 3 и 4 преобразователя и зависящих от зазоров между ними и соответствующими экранирующими электродами, которые изменяются дифференциально. Одновременно с помощью цепи обратной связи через сумматор 9 обеспечивается регулирование напряжения питания преобразователя так, чтобы сумма напряжений на его измерительных электродах поддерживалась постоянной. Благодаря этому обеспечивается повышение точности измерений микроперемещений и компенсируются температурные погрешности. 2 ил.

1411568

Фиг 2

Составитель М. Лаваришек

Редактор И. Шугьза 1 ехред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 3641/35 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Гос дарств Il)lot комитс«< (ССР ilo делая изобретений и открытий

1 3П35, Москва. Ж 35.. Раушская наб., д. 4/5

Производств ..i«<-полигр«фи <еское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной гехнике и может быть использовано для измерения перемещений порядка 10 — 5)C (10 мкм, напримео, в автоматизированных системах управления.

Целью изобретения является повышение точности и температурной стабильности ха1 актеристики преобразования за счет регу.) ировки напряжения питания с помощью

:1амкнутой цепи обратной связи, а также за

На фиг. 1 схематически изображено емкостное устройство для измерений микро1!<еремещений; на фиг. 2 — электрическая

: квивалентная схема замещения емкостного стройства, представляющая собой мост, обa3oâàHíûé парами потенциальных и измериельных электродов емкостного преобразоваеля и входными сопротивлениями диффе-! д енциального усилителя устройства.

Емкост<<ое устройство содержит диффе >енциальный емкостный преобразователь пе(!!<еме<цений, два плоских измерительных

:)лектрода и 2 которого и две пластины 3 и 4, представля<ощие собой потенциальный . лектрод преобразователя, расположены попарно параллельно по разные стороны от его кранирующих электродов 5 и 6. Экраниующие э.<ектроды кинематически связываются в процессе измерения с объектом кон.!.роля и закреплены один параллельно дру

Емкостнос устройство для измерений микоперемещений работает следующим обра: ом.

При перемещении объекта х контроля и с .вязанной с ним диэлектрической подложки 7

«экранирующими электродами 5 и 6 изменя< тся емкость между каждой пластиной 3 и 4 потенциального электрода и расположенными в одной плоскости с ней измерительным электродом 1 или 2 соответственно, вслед5

40 ствие чего изменяется наводимое на измерительных электродах напряжение. Это приводит к изменению в противоположные стороны емкостных сопротивлений х< и х2, включенных в смежные плечи мостовой схемы измерения. Благодаря разбалансу моста появляется сигнал на выходе дифференциального усилителя 8, равный разности напряжений Ui и Uz, наводимых на измерительных электродах 1 и 2 в функции зазоров между ними и соответствующими им экранирующими электродами 5 и 6, а фаза сигнала разбаланса меняется на 180 при переходе через точку баланса моста. Одновременно напряжения U и U, с измерительных электродов подаются на вход сумматора 9, который обеспечивает регулирование напряжения источника

10 питания так, что сумма выходных сигналов

U< и U> емкостного преобразователя остается постоянной. Благодаря этому обеспечивается повышение точности измерения микроперемещений вследствие повышения линейности характеристики преобразования и компенсируются погрешности измерения.

Формула изобретения

Емкостное устройство для измерений микроперемещений, содержащее источник питания, подключенный к нему сумматор, усилитель и дифференциальный емкостный преобразователь с параллельно расположенными плоскими измерительными электродами, потенциальным электродом и двумя экранирующими электродами, кинематически связываемыми в процессе измерений с об ьектом контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и стабильности характеристики преобразования, потенциальный электрод выполнен в виде двух пластин, которые вместе с измерительными электродами расположены попарно по разные стороны от экранирующих электродов, последние закреплены параллельно один другому на противоположных поверхностях диэлектриеской подложки, усилитель выполнен дифференциальным, а оба измерительных электрода подключены к входам сумматора и дифференциального усилителя.