CN111397501A - 一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***，包括柔性电路板、电容极板、数字电桥、计算机，电容极板包括相对平行安装的大电容极板和小电容极板，小电容极板朝向大电容极板的垂直投影落在大电容极板上；大电容极板和小电容极板分别安装在两片柔性电路板上；两个电容极板非对称设置，且尺寸差异设置，有效降低了边缘效应的对电容值与位移间反比例关系的不利影响，且允许一定的安装误差，降低了对装配精度的要求，使得本申请具备优良的装配适应性，减小的边缘效应的不利影响；且还设置屏蔽层，减少电磁环境干扰。

Description

一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***

技术领域

本发明属于传感测试技术领域，具体涉及一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***。

背景技术

目前，微间隙位移传感器的实现方法很多，主要有光纤微间隙位移传感器、图像微间隙位移传感器、电涡流微间隙位移传感器。其中，光纤微间隙位移传感器将光纤深入间隙内部，由于光纤脆性大，转弯半径大，易折损；图像微间隙位移传感器利用摄像头观察位移变化，对安装空间要求高；电涡流微间隙位移传感器利用交变电磁场测量位移变化，易受电磁环境干扰且对安装空间要求高；而传统的平板电容式位移传感器采用刚性基板，也仅适用于平面测量位置。

因此急需研发出一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***来解决以上问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***，包括：

柔性电路板；柔性电路板为两片，且分别安装在间隙两侧结构件上；

电容极板；电容极板包括相对平行安装的大电容极板和小电容极板，小电容极板朝向大电容极板的垂直投影落在大电容极板上；大电容极板和小电容极板分别安装在两片柔性电路板上；

用于测量电容极板的电容值的数字电桥；数字电桥分别与大电容极板、小电容极板电性连接；

用于读取数字电桥测试数据后，计算间隙两侧结构件的位移量的计算机；计算机与数字电桥通信连接。

具体地，柔性电路板包括第一电路板和第二电路板；

第一电路板包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、信号层，第一电路板的信号层置于第一屏蔽层和第二屏蔽层之间；小电容极板安装在第一电路板的信号层；

第二电路板包括第三屏蔽层、第四屏蔽层、信号层，第二电路板的信号层置于第三屏蔽层和第四屏蔽层之间；大电容极板安装在第二电路板的信号层；

第一屏蔽层、第四屏蔽层分别安装在间隙两侧结构件上；在小电容极板与大电容极板相对的方向上，第二屏蔽层设置有露出小电容极板的缺口；第三屏蔽层设置有露出大电容极板的缺口；

小电容极板和大电容极板均通过信号引线和同轴电缆后与数字电桥电性连接；信号引线均置于信号层。

优选地，第二屏蔽层和第三屏蔽层的尺寸相同；第一屏蔽层和第四屏蔽层的尺寸相同。

优选地，第一电路板和第二电路板的厚度均为0.1mm-0.2mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

电容式微间隙位移测试***中，两个电容极板非对称设置，且尺寸差异设置，有效降低了边缘效应的对电容值与位移间反比例关系的不利影响，且允许一定的安装误差，降低了对装配精度的要求，使得本申请具备优良的装配适应性，减小的边缘效应的不利影响；且还设置屏蔽层，减少电磁环境干扰。

附图说明

图1是本申请基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***的结构示意图；

图2是本申请中电容极板的结构示意图；

图3是本申请中电容极板与柔性电路板的安装结构示意图；

图中：101—间隙两侧结构件，102—柔性电路板，1021—第一屏蔽层，1022—第二屏蔽层，1023—第三屏蔽层，1024—第四屏蔽层，1025—同轴电缆，103—数字电桥，104—计算机，201—大电容极板，202—小电容极板，203—信号引线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下技术方案：

如图1-3所示，一种基于柔性电路板102的电容式微间隙位移测试***，包括：

柔性电路板102；柔性电路板102为两片，且分别安装在间隙两侧结构件101上；

电容极板；电容极板包括相对平行安装的大电容极板201和小电容极板202，小电容极板202朝向大电容极板201的垂直投影落在大电容极板201上；大电容极板201和小电容极板202分别安装在两片柔性电路板102上；

用于测量电容极板的电容值的数字电桥103；数字电桥103分别与大电容极板201、小电容极板202电性连接；

用于读取数字电桥103测试数据后，计算间隙两侧结构件101的位移量的计算机104；计算机104与数字电桥103通信连接。

如图3所示，柔性电路板102包括第一电路板和第二电路板；

第一电路板包括第一屏蔽层1021、第二屏蔽层1022、信号层，第一电路板的信号层置于第一屏蔽层1021和第二屏蔽层1022之间；小电容极板202安装在第一电路板的信号层；

第二电路板包括第三屏蔽层1023、第四屏蔽层1024、信号层，第二电路板的信号层置于第三屏蔽层1023和第四屏蔽层1024之间；大电容极板201安装在第二电路板的信号层；

第一屏蔽层1021、第四屏蔽层1024分别安装在间隙两侧结构件101上；在小电容极板202与大电容极板201相对的方向上，第二屏蔽层1022设置有露出小电容极板202的缺口；第三屏蔽层1023设置有露出大电容极板201的缺口；

小电容极板202和大电容极板201均通过信号引线203和同轴电缆1025后与数字电桥103电性连接；信号引线203均置于信号层。

如图3所示，第二屏蔽层1022和第三屏蔽层1023的尺寸相同；第一屏蔽层1021和第四屏蔽层1024的尺寸相同。

优选地，第一电路板和第二电路板的厚度均为0.1mm-0.2mm。第一电路板和第二电路板0.1mm-0.2mm的厚度保证了对间隙两侧结构件101较小的影响。

本申请工作时候，将两片柔性电路板102安装于间隙两侧，深入平面或弧面间隙内部，组成平板电容，通过测量电容变化反解间隙两侧的位移变化(电容极板之间相对方向间隙宽度的变化)。本申请利用了柔性电路板102可弯折、强度高、柔韧性强的优点，以及平板电容与位移的反比例关系得到小位移条件下电容对于位移变化的高灵敏度优点，采用非对称设计减小了边缘效应的影响和对安装精度的要求。测试***建立了包含面积系数与寄生电容的修正模型，实现了对安装空间和测量精度有较高要求的微间隙位移测试，且具备较高的装配适应性和可靠性。计算机104通过USB与数字电桥103通信，获取电容测试数据，使用专用软件进行电容修正和间隙结算。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***，其特征在于，包括：

柔性电路板；柔性电路板为两片，且分别安装在间隙两侧结构件上；

电容极板；电容极板包括相对平行安装的大电容极板和小电容极板，小电容极板朝向大电容极板的垂直投影落在大电容极板上；大电容极板和小电容极板分别安装在两片柔性电路板上；

用于测量电容极板的电容值的数字电桥；数字电桥分别与大电容极板、小电容极板电性连接；

用于读取数字电桥测试数据后，计算间隙两侧结构件的位移量的计算机；计算机与数字电桥通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***，其特征在于，柔性电路板包括第一电路板和第二电路板；

第一电路板包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、信号层，第一电路板的信号层置于第一屏蔽层和第二屏蔽层之间；小电容极板安装在第一电路板的信号层；

第二电路板包括第三屏蔽层、第四屏蔽层、信号层，第二电路板的信号层置于第三屏蔽层和第四屏蔽层之间；大电容极板安装在第二电路板的信号层；

第一屏蔽层、第四屏蔽层分别安装在间隙两侧结构件上；在小电容极板与大电容极板相对的方向上，第二屏蔽层设置有露出小电容极板的缺口；第三屏蔽层设置有露出大电容极板的缺口；

小电容极板和大电容极板均通过信号引线和同轴电缆后与数字电桥电性连接；信号引线均置于信号层。

3.根据权利要求2所述的一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***，其特征在于，第二屏蔽层和第三屏蔽层的尺寸相同；第一屏蔽层和第四屏蔽层的尺寸相同。

4.根据权利要求2所述的一种基于柔性电路板的电容式微间隙位移测试***，其特征在于，第一电路板和第二电路板的厚度均为0.1mm-0.2mm。

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