CN85201038U - 双向座标电容传感测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于变电容传感座标测试装置。用以提高测试精度，在潮湿环境下工作。该装置由一个Z轴方向的圆柱形中间极和平行于X、Y二轴方向并以中间极为对称的两对极板组成。分别测量由中间极与二对极板之间所构成电容比值的变化而指示出中间极与二对极板所在位置之间的座标变化。极板和中间极及引线焊点经绝缘处理。本装置用于大型建筑物如大坝中的引张线观测仪、垂线座标仪时能长期稳定工作。

Description

本实用新型是用于测量一物体相对于另一物体在空间单向、双向位置变化的变电容传感座标测试装置。

现有的测量装置利用电容传感中变极板面积的原理。采用四块同样形状的极板分别沿X、Y二轴方向中心对称地排列在一个平面上，它和另一块平行设置的公共极板构成了四个电容。把这平面固定在一个物体上，公共极板固定在另一物体上，两物***置发生变化时公共极板对四块极板的复盖面积发生变化，产生电容差动变化从而测得两物体间单向和双向的位移。

以上可参照苏联专利文献SU1000－740－A。

上述测量装置严格要求电容极板互相平行，安装、调试技术要求高。实际使用时当固定在物体上的公共极板发生旋转将影响测量精度。当用于特定的工作场合，例如用作大型建筑物水电站大坝中的垂线座标仪时，连接在垂线上的公共极板受到轻微的外力或垂线发生旋转都会影响测量精度，它不适于相对湿度大于80％的环境下工作。

本实用新型的目的要提供一个双向座标测试装置，该装置测试精度高，能在相对湿度大于80％的环境中工作。可用于引张线观测仪和垂线座标仪进行远距离长期稳定地测量。

本实用新型的要点是用两块同样形状大小的金属极板平行座标X轴方向垂直安装在固定底板上，在二平行极板对称中心沿Z轴方向悬挂或安装一个中间极。二极板形状可为长方形、正方形金属板或圆金属环。中间极可是圆柱形，也可是正多面体形；可用实心体，也可做成中空的。中间极和两极板构成二电容，此为能测试单向位移的第一个技术手段。在平行于座标Y轴方向以中间极为对称垂直安装另一对形状大小相同的极板固定底板上，中间极和两对极板构成二对电容，此为能测试双向位移的第二个技术手段、把底板固定在一物体上，中间极固定在另一物体上，两物***置发生变化时，中间极和两对极板间的距离变化而产生二对电容差动变化，测出电容差动变化就可知两物体间单向或双向位移量。

将固定底板安装于一物体上，中间极悬挂在另一物体的某一铅垂线上，垂线旋转带动中间极旋转，但不改变中间极与两对极板间的距离，不影响测量精度。

本装置中的所有极板和中间极采用金属材料，也可用热稳定性好的绝缘材料上涂复金属薄膜而得。

所有极板和中间极的金属表面都进行绝缘处理，引线焊点也进行专门绝缘处理。极板和底板之间，中间极和垂线或其它联接件之间都用绝缘垫圈绝缘。以上处理保证装置在相对湿度大于80％环境下可靠工作。两对极板可安装在固定底板同一侧，也可分别安装在固定底板两侧。该装置用作大型建筑物中的引张线仪和垂线座标仪时，中间极引出线用线经小于0.05mm的绝缘导线引出，该线对中间极移动时产生的附加力很小，对测量精度影响可忽略。该装置测量范围可大于50mm，精度可达0.5％。该装置与测量线路配合可远距离测量，测量距离可大于600米。

本实用新型与已有技术相比结构简单，测试精度高，能在潮湿环境里可靠工作。本装置用于大型建筑物如水电站大坝中的引张线观测仪、垂线标仪时能长期稳定的工作。

本实用新型的具体结构由以下的实施及其附图给出。

图1为单向座标电容传感测试装置主视剖面图。

图2为图1A－A向剖视图。

图3测量电容比的变压器比例臂桥线路图。

图4为双向座标电容传感测试装置主视剖面图。

图5为图4B－B向剖视图。

图6为二对极板分别在底板两侧的双向座标电容传感测试装置主视剖面图。

图7为图6C－C向剖视图。

实施例1，参照图1、图2，极板〔1〕、〔3〕平行于座标Y轴方向，对称地垂直安装在固定于物体M的底板〔5〕上，底板〔5〕中间有一个方形或长方形孔。极板〔1〕、〔3〕和底板〔5〕之间用绝缘垫圈〔10〕绝缘，用螺钉〔11〕连接在一起，中间极〔2〕通过夹紧件（13），绝缘块（12）与安装在物体N上的引张线（9）连接，引张线方向为Z方向。当物体M和N间有X向位移时，极板（1）和中间极（2），极板（3）和中间极（2）之间距离变化产生电容差动变化，接入如图3线路测得M、N两物体间的位移量。金属屏蔽罩（4）与底板（5）联接并在电路上接地。屏蔽罩（4）也可用非金属保护罩代替。（6）、（7）、（8）分别为极板（1）中间极（2），极板（3）的接线端。接线端（6）、（8）分别用屏蔽线连入图3的测试线路，中间极（2）的接线端（7）先用小于0.05mm的引出线引出，引出线连接一根屏蔽线接入测试线路。

参照图3极板（1）与中间极（2）之间和极板（3）与中间极（2）之间的电容为（14）、（15）。接线端（6）、（8）由交流电压源（19）提供桥压。感应变压器（16）的接线端（17）接地电位。二接线端（7）、（17）接到差分放大器（18）上，放大器（18）输出到伺服***，调整接线端（17）的位置使放大器（18）输出为零，则接线端（17）的位置将指示电容（14）、（15）的比值变化，通过此测出二物体间位移量。

实施例2，参照图4和图5，在底板上平行于Y轴方向，对称地安装极板（20）、、（21），平行于X轴方向，对称地安装极板（22）、（23），这四块极板和底板绝缘，再固定底板于物体Q上。在四块极板的对称中心，中间极（24）沿Z轴方向和物体P相连结，它们之间是绝缘的。当物体P和Q有相对位移时，极板（20）、（21）和中间极（24）之间的电容差动变化，经导线输入测量电路，从而测得X方向的位移，极板（22）、（23）和中间极（24）的电容差动变化，经导线输入同样的测量电路，可得到Y轴方向的位移。

实施例3，参照图6和图7，X轴方向的一对极板和Y轴方向的一对极板分别安装在底板的两侧，中间极在它们的对称中心穿过底板，保持两侧长度相同。

Claims (6)

1、变电容传感座标测试装置，用两块同样形状和大小的金属极板于座标X轴方向对称地垂直安装在底板上，其特征是在二极板对称中心沿Z轴方向悬挂或安装一中间极，中间极和两极板构成二电容，在平行于座标y轴方向以中间极为对称垂直安装另一对形状和大小相同的极板在底板上，中间极和两对极板构成二对电容，两对极板和中间极板分别用屏蔽线连入测试线路，当中间极和铅垂线或引张线联接时，先用小于0.05mm的绝缘导线引出，引出线连接屏蔽线再接入测试线路。

2、根据权利1，其特征在于极板形状为正方形或长方形薄板，也可为圆环形状。

3、根据权利1，其特征是中间极为圆柱形，也可为正多面体形，可用实心体，也可做成中空形状。

4、根据权利2和3，其特征是极板和中间极的材料为金属材料，也可用热稳定性好的绝缘材料表面涂复金属膜制成。

5、根据权利1，其特征是两对对称的极板可放在固定底板同侧，也可分别放在底板两侧。

6、根据权利1，其特征是所有极板和中间极金属表面都进行绝缘处理，极板引线焊点处也进行绝缘处理，极板和固定底板之间，中间极和联接件间都用绝缘垫圈绝缘。

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