DE2137545C3 - Kapazitätsmeßsonde - Google Patents
KapazitätsmeßsondeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kapazitälslüeßsonde zur Bestimmung der Kapazität zwischen der Sonde und
einem elektrisch leitenden Teil und zur ticstiminung des
Abstands zwischen der Sonde und dem elektrisch leitenden Teil unter Verwendung einer kapazitiven
Meßeinrichtung mit einer Vergleichskapazität und mit einer Wechselspannungsquelle zum Erregen der Meßeinrichtung.
Aus der DE-PS 9 65 446 ist eine Einrichtung zur kapazitiven Messung des Spieles bei Gas- oder
Dampfturbinen unter Verwendung einer Ve;-gleichskapazität
bekannt Gemäß diesem bekannten Vorschlag wird zur kapazitiven Spielmessung von Gas- oder i<
> Dampfturbinen neben der an der Spielstelle befindlichen Meßkapazität eine Vergleichskapazität verwendet,
die mit im Turbinenraum angebracht wird, so daß sie denselben Bedingungen und Einflüssen ausgesetzt ist
wie die Meßkapazität. Dabei ergibt sich als Vorteil, daß ι >
die Spielmessung unabhängig wird von Veränderungen der Dielektrizitätskonstanten und des Verlustwinkels im
elektrischen Feld der Meßkapazität. Dieser bekannte Vorschlag beruht auf der Erkenntnis, daT die Dielektrizitätskonstante
und Verlustwinke! nicht als konstant j» angenommen werden können, sondern d.ixh unkontrollierbare
Einflüsse, z. B. Verunreinigungen oder nicht ständig gleichbleibende Zusammensetzung des Betriebsmittels
der Turbinen, sich ändern können, und daß fur genaue Messungen die Ausschaltung dieser Fehler- .η
quellen erforderlich ist.
Aus der DE-OS 14 48 744 ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Messung von linearen Verschiebungen
oder Winkelverdrehungen bekannt, welches gekennzeichnet ist durch die Verwendung zweier geometrisch so
gleichartiger Kondensatoren, deren Kapazitäten sich in Abhängigkeil von der /u messenden Verschiebung
linear und im entgegengeset/ten Sinne verändern.
Bei dieser bekannten Meßvorrichtung kann auch eine Diodenmatrix zur Anwendung gelangen. π
Bei all den bekannten Konstruktionen wird jedoch nicht mit Sicherheit gewährleistet, daß sie gegenüber
Umwelteinflüssen unempfindlich sind, da beispielsweise bereits k' inste Ablagerungen von Fremdmaterial auf
den jeweiligen Kapazitäten sich störend auswirken und m
das Meßergebnis verfälschen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
besieht darin, eine Konstruktion für eine Kapazitäts
meßsondc der eingangs definierten Art anzugeben, durch div die Kapazilätsmcßsondi. gegenüber Umwelt- η
cinfliissen mit großer Sicherheit geschützt ist und die
gleich/eilig eine außerordentlich hohe Meßempfindlich keit und Meßgenauigkeit bidet.
Ausgehend von der Kapa/itälsmeßsonde der cm
gangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsge vi
maß dadurch gelöst, daß in einer elektrisch leitenden
Hülse eine scheibenförmige Meßelektrode an der Stirnseite der Hülse und in axialem Abstand /u dieser
eine gleichartig gcstallctc Vergleichselektrodc angeordniM
sind, daß sowohl die Mcßelektrode als auch r>
die Vi rgleichselektmdc ein scheibenförmiges, mittleres,
elektrisch leitendes Teil aufweisen, welches umfangsma
ßig von einem Dielektrikum umgeben ist und mit der Meßeinrichtung elekirisch verbunden ist.
Us hat sich herausgestellt, daß eine gemäß der f,o
erfindungsgemäßen Konstruktion aufgebaute Kapazitätsmeßsondc
sehr robust ist und dann eine außerordentlich hohe Meßgenauigkeit bietet, wenn bestimmte
Abmessungen dnr Hülse, der scheibenförmigen Meßeieklrode und der scheibenförmigen Vergleichselektrode
innerhalb bestimmter Tolcranzgrcnz.cn gehalten
werden.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen 2 bis 17.
Im folgenden v/ird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise schemaiische vertikale Schnittdarstellung
einer grundlegenden Ausführungsform einer Sonde und einer Erregerschaltung,
Fig. 2 eine teilweise schematische vertikale Schnittdarstellung
einer Sonde und einer Schaltungsanordnung,
F i g. 3A Schnittdarstellungen zweier Ausführungsformen der Sonde, und 3B die für die Konstruktion gemäß
Fig. 2 geeignet sind,
Fig.4 eine Schnittdarstellung einer Sonde mit einer
abgewandelten Sondenspitze,
F i g. 5 eine teilweise schemaüsche Schnittdarstellung
einer abgewandelten Sonde, nil einem vollständigen Gehäuse und einem fertig herstellh . en Einschub.
F i g. 6 eine Schnittdarsteüurig e.iver weiteren abge
wandelten Ausführungsform einer Sonde, wobei eine Metallniederschlagstechnik angewandt ist.
F i g. 7 eine teilweise schematische Schnittdarstellung einer kapazitiven Sonde mit Schutzeinrichtungen.
Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer Teilsonde mit Schutzeinrichtungen, die mit Hilfe von Metall-Niederschlagstechniken
erzeugt wurden.
Fig. 9 eine abgewandelte Anordnung von Sondenspitzen der Konstruktion nach F i g. 8.
Fig. 10 ein Teilblockschaltbild und eine teilweise
schematische Schaltung oder Stro'nlauf einer Impedanz messenden Schaltung, die mit Jer Kjpazität einer
kapazitiven Sonde zusammenwirkt.
Fig. 11 ein Blockschaltbild der Schaltung, die zum Verarbeiten der Ausgangsgröße einer kapazitiven
Sonde für eine direkte Entfernungsanzeige verwendet wird.
Fig. 12 eine Schnittdarstellung einer aus mehreren
Elektroden bestehenden kapazitiven Sonde, die zum Abtasten der Breite eines dielektrischen Streifens
verwendet werden kann,
Fig. 13 eine Schnittdarstellung nach der Linie 14-14
der F" i g. 12.
Fig. 14 eine schematische Schnittdarstelluiig einer
kapazitiven Sonde mit vielen Elektroden, die zum Abtasten der Entfernung, der Breite und der Dicke eines
dielektrischen Streifens verwendet werden kann.
F ι g. 15 ein Blockschaltbild und schematischer Stromlauf
einer verarbeitenden Schaltungsanordnung für die kapazitiven Sonden gemäß Fig. 12. 13 und 14. wobei
eine Vielzahl von Anschlüssen gezeigt sind, die
miteinander auf vielfältige Weise verbunden werden können.
F i g Iba. b und c andere Verbindungssysteme für die
Anschlüsse der F ι g. 15 und
Fig. 17 ein Blockschaltbild und schematischen
Stromlaufplan einer abgewandelten verarbeitenden Schaltung für di kapazitive Sonde gemäß Fig. 12 und
13.
Fig. 1 zeigt teilweise schematisch eine Schnittdarstellung einer kapazitiven Sonde mit zylindrischen,
elektrisch leitenden Sondenspitzen 14 und 16, die durch ein zylindrisches dielektrisches Abstandsteil 22 im
Abstand zueinander gehalten sind. Die Spitze 14 weist einen größeren Radius als die Spitze 16 auf, und das
Abstandsteil 22 weist den kleinsten Radius von den drei Teilen auf. Anfänglich ist die Sondenspitze 14 in axialer
Richtung wesentlich langer als dies in Fig. 1 veran-
1 1 y..o
t cxncliuc vjiou
io
schaulicht is(, die die endgültige Form der Spitze zeigt.
Die anfängliche Anordnung oder Kombination der zwei Spitzen werden dann elektrisch an gegenüberliegende
Verbindungspunkte eines in Reihe geschalteten Diodenringes 30 vermittels elektrischer Leitungen 28 und 32
angeschlossen, die jeweils mit den Spitzen bzw. Meßelektrode und Vergleichselektrode 16 Kontakt
haben. Diese gesamte Anordnung wird dann in eine elektrisch leitende Hülse 12 und eine innere dielektrische
Hülse 20 eingeschoben, wo sie dann mit Hilfe irgendeiner herkömmlichen Einfaßmassc oder Ausfüllmischung
in Lage gehalten wird. Ein offenes Ende 24 der Hülse 12 weist eine Zone mit vergrößertem Durchmesser
26 auf, um sich der Meßeleklrode 14 mit größerem Radius anzupassen. Das offene Ende 24 und die
Meßelektrode 14 werden dann bearbeitet, bis Gleichheit In den Kapazitätswerlen zwischen der Hülse 12 und
jeweils den zwei Elektroden 14 und 16 besteht. Zwei elektrische Leiter 38 sind an die verbleibenden zwei
Verbindungspunkte des Ringes 30 angeschlossen, sind durch die Hülse 12, abseits vom offenen Ende 24, geführt
und sind schließlich an eine weitere Schaltungsanordnung angeschlossen.
Die Vorzüge der neuen kapazitiven Sonde können besser aus einer Beschreibung der besonderen Merkma-Ie
verstanden werden, wie sie teilweise in der vertikalen Schnittdarstellung und teilweise in der schematischen
Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 veranschaulicht sind. Wie dort gezeigt ist, so endet ein zylindrisches
elektrisch leitendes Gehäuse oder Zylinder 40 in einem offenen Ende 42. Eine Meßelektrode 44 und eine
Vergleichselektrode 44a sind allgemein planar geformt und sind in eine innere Wand 46 des Zylinders 40
eingepaßt, senkrecht /u einer Achse des Zylinders 40.
Die Form der inneren Wand 46, in einer Ebene senkrecht zur Achse des Zylinders 40. kann auf
irgendeine Weise ausgebildet sein, ist jedoch normalerweise quadratisch, rechteckig oder kreisförmig, wie dies
die F i g. 3A und 3B zeigen. Die äußeren Umfangskanten der Elektroden 44 weisen eine zugeordnete bzw.
35
40
aui, um uttiiti it.:>tcit
und guten Sitz in der inneren Wand 46 zu gewährleisten.
Die Meßelektrode in der inneren Wand 46 ist am offenen Ende 42 gelegen und sie verschließt das Ende
des Zylinders 40 und zwar gegen eine innere Zone 48. Die Meßelektrode besteht aus einer ersten elektrisch
leitenden scheibenförmigen Elektrode 50. die derart angeordnet ist. daß die Flächen der scheibenförmigen
Elektrode senkrecht zu einer zentralen Achse 52 des Zylinders 40 venaufen, wobei die Umfangsfläche 54 der
Elektrode 50 parallel zur Achse 52 verläuft und darüber hinaus einen im wesentlichen gleichen Abstand von der
inneren Wand 46 des Zylinders 40 an allen Stellen aufweist. Die Meßelektrode besteht weiter aus einem
dielektrischen Ring 56, der den Umfang 54 der Elektrode 50 umgibt und als dielektrischer Spalt
zwischen der Elektrode 50 und einem elektrisch leitenden Ring 58 dient, der seinerseits den Außenumfang
des dielektrischen Ringes 56 umgibt und sich radial so weit erstreckt, daß er elektrischen Konfakt mit dem
Zylinder 40 hat
Während der Herstellung der Meßelektrode wird eine sehr kleine Menge einer biegsamen Substanz, wie
beispielsweise Lötmetall als Füllmasse 60 zwischen die Kontaktpunkte der Elektrode 50, dem Ring 56, dem
Ring 58 und dem Zylinder 40 angeordnet In typischer Weise kann das Füllmaterial 60 nur zwischen dem Ring
fS und dem Zylinder 4G angeordnet werden, um den Unterschiedlichen WiirmeaüsdehnungskoeffiZienlcrr
Rechnung zu tragen und um einen guten elektrischen Kofitakt längs der Flächen zwischen diesön Elementen
während dem Entstehen Von Spännungen zu gewährleisten,
die durch Umgebungseinflüsse hervorgerufen werden können. Sollen die Elektrode 50, der Ring56 und
der Ring 58 nicht durch ein Füllmaterial 60 aneinander gebunden
werden, so kann auch zum Binden derselben Fusionstechnik herangezogen werdem
Die Vergleichselektrode ist im wesentlichen identisch mit der Meßelektrode und sie ist zwischen der inneren
Wand 46 des Zylinders 40. innerhalb der Zone 48 und abgesetzt vom offenen Ende 42 in Lage gebracht und
stößt gegen eine Abslandshülse 62. Ein dielektrischer Ring 66 ist zwischen einem Ring 64 und einer Elektrode
68 der zweiten Anordnung in gleicher Weise wie bei der ersten Anordnung in Lage gebracht. Auch hier kann
Füllmaterial 60 an die Koninkistellen zwischen dem Zylinder 40. Ring 64, Ring 66 und Elektrode 68
hinzugegeben werden, oder nur zwischen dem Zylinder 40 und dem Ring 64.
Eine Öffnung 70 geht durch die Elektrode 68 parallel zur Achse 52 hindurch, so daß ein elektrischer Leiter 72.
der elektrischen Kontakt mit der Elektrode 50 hat. dort hindi^rchgeführt werden kann und zwar /u einer
Diodenmatrix 74. die auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Sondenspitzenanordnung gelegen ist. Ein
elektrischer Leiter 76 verbindet die Elektrode 68 mit der Diodenmatrix 74. Die Diodenmatrix 74 besteht aus in
Reihe geschalteten Dioden 78. die in Leitungsrichtung geschallet sind, um einen geschlossenen Strompfad
zwischen den elektrischen Leitern 72 und 76 zu schaffen,
die an gegenüberliegende Verbindungspunkte zwischen den Dioden 78 angeschlossen sind. Von den anderen
zwei Verbindungspunkten gehen von dem Strompfad elektrische Leiter 82 und 84 ab und führen zu einer
Gleichspannungsabtrennimpedanz oder zu kapazitiven Zweigen 86 und 88. Bei der Oszillatorfrequenz bei 90 ist
die Impedanz der Kapazitäten 86 und 38 typisch, jedoch nicht notwendigerweise, um eine Größenordnung
kiciiici di3 uic kapazitive nnpcumii. έΐνοιύηι uciii
Zylinder 40 und den Elektroden 68 und 50. Die gegenüberliegenden Anschlüsse der Kapazitäten 86 und
88 werden gemeinsam von einem Oszillator 90 gespeist, dessen anderer Anschluß elektrisch mit dem Zylinder 40
verbunden ist. der beispielsweise auf Masse liegen kann. Der Oszillator 90 sieht eine Wechselstromerregung vor.
die auf Masse oder Erde bezogen ist.
Zwei Anzeigeschaltungen 92 bestehen je auc einer
induktivität 94 und einem Anzeigegerät 96, die in Reihe geschaltet sind, um Gleichspannungssignale nach Masse
oder Erde zu leiten und zwar jeweils von den Leitern 82
Und 84.
Eine feuchtigkeitsundurchlässige Abdeckung 98 ist abwechselnd über das offene Ende 42 des Zylinders 40
und die äußere Fläche der Meßelektrode angeordnet und ist gegen den Zylinder 40 an seinem Ende 42 und
bestmöglich zur Anordnung 44, die die Elektroden 50 enthält, abgedichtet
Die kapazitive Sonde, die zuvor beschrieben wurde, kann sehr vorteilhaft zum Messen von Abständen
zwischen der äußeren Fläche der Elektrode 50 und einer geerdeten leitenden Fläche 100 verwendet werden,
indem man durch die Anzeigeeinrichtung 92 die Differenz zwischen der Kapazität der Elektrode 50 nach
Masse relativ zur Kapazität der Elektrode 68 erfaßt Zu diesem Zweck wird die Fläche 100 normalerweise
parallel zur äußeren Fläche der Elektrode 50 angeord-
net, Und die gesamte Sonde wird in einer nicht gezeigten
Konstruktion befestigt, die dann die Lage der Elektrode 50 aufrecht erhalt und eine Bezugsgröße zum Messen
des Abstandes zwischen der Elektrode 50 und der Fläche 100 vorsieht.
Die in F i g. 2 schematisch gezeigte Schaltung arbeitet
in der iVcise, daß die Erregergröße, die Vom Oszillator 90 in die zwei kapazitiver) Zweige 86 und 88 eingespeist
wird, geteilt wird. Die Diodenmatrix 74, die aus vier Diodenzweigen besteht, steuert weiter die Erregergrö·
ße, die durch jeden kapazitiven Zweig 86 und 88 fließt,
so daß während einer Halbwelle einer gegebenen Polarität der Erregergröße, diese Polarität von jedem
Zweig 86 und 88 zu den getrennten Elektroden 50 und 68 geleitet wird, und dann über den Zylinder 40 und die
Fläche 100 nach Masse geleitet wird. Während der folgenden Halbwelle entgegengesetzter Polarität führt
die Diodenmatrix 74 einen Schaiivorgang in den Erregerzweigen durch, so daß die Erregung über die
Zweige 86 und 88 jeweils zur anderen Elektrode der Elektroden 50 und 68, im Gegensatz zur vorangegangenen
Halbweüe. geleitet wird. Über wiederholte Halb
wellen aus dem Oszillator 90 weisen die Leiter 82 und 84 einen geringen Glcichspannungsabstand oder eine
mittlere Spannung auf und/oder Stromsignal zusätzlich zu einer großen Wechselstromkomponente auf. Das
Ausmaß oder die Größe dieses Abweichungssignals zeigt die kapazitive Differenz zwischen Masse und den
Elektroden 50 und 68 an. Die Wechselstromkomponente w.id durch die Induktivitäten 94 ausgefiltert und nur jo
ein Gleichspannungssignal kann zu den Anzeigegeräten 96 gelangen, um eine Anzeige über die kapazitive
Unausgeglichenheit zwischen Masse und den zwei Elektroden 50 und 68 zu liefern.
Da die Anzeigegeräte 92 relativ zu einer Null-Bezugsgröße
messen und nur die Abweichungskomponente hindurchgelangen kann, kann die Erregung des Oszillators
90 sehr groß gemacht werden, um die Empfindlichkeit der Sonde zu erhöhen, ohne dabei kostspielige und
genaue Bezugsschaltungen verwenden zu müssen.
Wie bereit"! erwähnt wnrdp ςο ist dip Icana7iiivp
Reaktanz der Zweige oder Kapazitäten 86 und 88 gewöhnlich um wenigstens eine Größenordnung kleiner
als die kapazitive Reaktanz zwischen dem Zylinder 40 und den Elektroden 50 und 68. In diesem Fall ist zu
jedem Zeitpunkt die Spannung an den Kapazitäten 86 und 88 sehr klein und die Spannung auf den Leitern 72
und 76. die zu den Elektroden 50 und 68 geführt wird, ist im wesentlichen gleich der Spannung aus dem Oszillator
90. Der mittlere Spannungswert auf den Leitern 82 und 84 befindet sich sehr nahe bei Masse oder bei Null,
verglichen mit dem quadratischen Mittelwert oder Effektivwert der Spannung aus dem Oszillator 90. Die
resultierende beinahe Gleichheit in den Spannungen an den Elektroden 50 und 68 und deren konstruktive
Beziehungen, wie an früherer Stelle geschildert, ermöglicht es, daß die Elektroden als kapazitive
Schirme oder Schutzvorrichtungen gegeneinander wirken und dicht gedrängt angeordnet werden können,
ohne sich zu beeinflussen. Eine von der Umwelt hervorgerufene Änderung, die eine Elektrode beeinflußt,
erzeugt eine ähnliche Wirkung auf beide Kapazitäten zwischen dem Zylinder 40 und den
Elektroden 50 und 68, so daß die Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse dadurch erhöht wird.
Durch eine genaue Bearbeitung der Elektrodenanordnungen 44 und 44a lassen sich weitere unerwartete
Verbesserungen in der Unempfindlichkeit der Sonde gegen Umwelteinflüsse erzielen, so daß also eine
Ungleichheit der Kapazitätswerte zwischen dem Zylinder 40 und den Elektroden 50 und 68 beseitigt wird. Jede
Sondenspitzenanofdhung 44 kann als Koaxial-Kapazität betrachtet werderij bei der die axiale Länge der
Kapazität kurz im Vergleich zur Radiusdifferenz des inneren und des äußeren Leiters lsi. Bei der gewöhnlichen
Koaxial^apazital ist der Käpazitätswert eine
direkte Funktion!der axialen Längender Kapazität und
eine umgekehrte Funktion des Logarithmus des Verhältnisses der Radien des inneren und des äußeren
Leiters. Das Randfeld wird normalerweise vernachlässigt. Wenn der innere und der äußere Leiter und das
dielektrische Material zwischen diesen so ausgewählt und ausgelegt wird, daß sich gleiche Temperaturausdehnungskoeffizienten
ergeben, dann verändert eine Temperaluränderung in der Koaxial-Kapazität nicht
das Verhältnis der Radien des inneren und des äußeren Leiters, sondern beeinflußt die axiale Länge der
Kapazität, so daß dadurch der Kapazitätswert einer derartigen Koaxial-Kapazität sich direkt mit den
Temperaturausdehnungskoeffizienten des Materials ändert, aus dem diese Kapazität hergestellt ist.
Wenn die Höhe oder die axiale Länge der Koaxial-Kapazität so weit vermindert wird, bis die
Länge nur einen kleinen Teil der Differenz zwischen den Radien des inneren und des äußeren Leiters ausmacht,
dann spielt die axiale Länge der Kapazität für den gesamten Kapazitätswert eine untergeordnete Rolle.
Der Beitrag der Randfelder auf den gesamten Kapazitätswert ist wesentlich. Daher kann bei kleinen
axialen Längen das Verhältnis der Radien des inneren und des äußeren Leiters zu einem einschneidenderen
Faktor für die Kapazitätswerte zwischen dem Zylinder 40 und den Elektroden 50 und 68 gemacht werden.
Durch Auswahl von Materialien für die Elektroden und Ringe entsprechend einem gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten,
können die Kapazitätswerte bei sich ändernder Temperatur nahezu unveränderlich gehalten werden.
Dnrrh ppnaup ΠρΒ^ΐρίΜιησ rW im fnl?pnr)pn aiifgpführten
Abmaße, können die Elektrodenanordnungen 44 entsprechend kritischer Abmaße nahezu identisch
ausgeführt werden, mit dem Ergebnis, daß sie eine anfänglich gleiche Kapazität bzw. Kapazitätswert mit
großer Genauigkeit aufweisen. Diese Gleichheit kann dann über einen großen Temperaturbereich beibehalten
werden, was sich aufgrund der geringen Temperaturabhängigkeit, wie zuvor dargelegt, ergibt. Man erhält dann
eine elektronische kapazitive Sonde mit bedeutend verbesserter Genauigkeit und Unabhängigkeit von
Umwelteinflüssen.
Die für die Steuerung als besonders wichtig festgestellten Abmaße sind wie folgt:
a) Der Umfang und die axiale Länge des Umfangs der Elektroden 50 und 68 (die axiale Länge ist von
untergeordneter Bedeutung, wenn sie sehr klein ist);
b) der Umfang und die axiale Länge der inneren Flächen der Ringe 58 und 64 und
c) der Abstand zwischen der inneren Wand der Ringe 58 und 64 und dem Umfang der Elektroden 50 und
68 entsprechenden dielektrischen Ringen 56 und 66, und die axiale Länge der Ringe 56 und 66, um den
Abstand der konzentrischen Kapazität, die zwischen den Ringen und den Elektroden gebildet
wird, beizubehalten.
Mit diesen Abmaßen, die sich in einer Toleranz von ±0,000254 oder ±0,000508 cm bewegen, läßt sich eine
Sonde mit hoher Genauigkeit und Empfindlichkeil erreichen und zwar auf der Grundlage der zuvor
geschilderten fiieorie und Wirkungen. Das Einhalten ■-> dieser Abmaßtoleranzen stellt ebenso einen hohen
Grad an Wiederholbarkeit in der Empfindlichkeit von einer Sonde zur liüchsteri sicher. Die Empfindlichkeit ist
als Änderung des Kiipazitütswertes zwischen der ersten
Elektrode 50 nach Masse oder Erde relativ zu Änderungen im Abstand zwischen der Fläche 100 und
der äußeren Fläche der Elektrode 50 definiert.
Andere Abmaße der Sonde sind weniger kritisch als die zuvor erwähnten und sie können sich innerhalb
normaler Bearbeitungstoleranzen, ohne Verlust an I1S
Genauigkeit, Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse öder andere Ausführungseigenschaften dieser Sonde
Sewegen. Ein Schuizeifeki einer Elektrode 5ΰ und 6»
gegenüber der anderen trägt ebenso zur Verminderung der erforderlichen Bearbeitungsgenauigkeit in der >n
inneren Wand 46 und dem Abstand zwischen den Elektroden bei.
Bei der Bestimmung des radialen Abstandes zwischen den Außenumfängen der Elektroden 50 und 68 und der
inneren Fläche der Ringe 58 und 64, oder die radiale 2r>
Dicke der Ringe 56 und 66, spielt die max'mal zu erwartende Entfernung oder Abstand zwischen der
Elektrode 50 und der Fläche 100 bei den bei der Verwendung der Sonde herrschenden Zuständen eine
wichtige Rolle. Wenn dieser Abstand zunimmt, verläuft jo «in beträchtlicher Teil des elektrostatischen Feldes
!wischen der äußeren Fläche der Elektrode 50 der ersten Anordnung und den auf Massepotential befindlichen
Punkten in den Ring 58 anstatt zur Fläche 100. Eine dementsprechende Verminderung der Empfindlichkeit j-s
der Sonde kann durch diese »Schaltung« des Flusses erwartet werden. Die Auslegung der dielektrischen
Ringe 56 und 66 kann daher im Hinblick auf den maximal zu erwartenden Abstand zwischen der
Elektrode 50 und der Fläche 100 vorgenommen werden.
und 66 besteht darin, diese Dicke zweimal der maximal IU erwartenden Entfernung oder Abstand zwischen
Elektrode 50 und Fläche 100 zu wählen.
Einige zusätzliche Bedingungen hinsichtlich der v,
allgemeinen Lage der Flächen beachten:
1. Die innere Wand der Hülse 62 ist von Bedeutung, da sie die Randfelder von der Vergleichselektrode
44a beeinflußt, so daß sie daher den Ring 64 gut abgelegen von der Berührungsfläche zwischen V)
Ring 64 und dielektrischem Ring 66 hemmen oder aufhalten sollte.
2. Für den Fall, daß die Fläche 100, zu welcher der Abstand von der Sonde gemessen werden soll,
entweder nicht geerdet oder nichtleitend ist, sollte ""
die kombinierte Querschnittsfläche des Ringes 58 und des Zylinders 40, die zur Fläche 100 weisen,
jeweils um eine oder um zwei Größenordnungen größer als die Querschnittsfläche der Elektroden 50
sein, die gegen die Fläche 100 zeigen. Dieser letztere Zwang bedeutet eine sehr viel niedrigere
Impedanz zwischen geerdetem Zylinder 40 und Fläche 100, als von der Elektrode 50 unter den
Bedingungen einer nicht geerdeter, oder nicht leitenden Fläche 100.
Eine weitere wesentliche Bedingung für die Konstruktion der Sonde, die von Bedeutung für ein sicheres
65 Erreichen eines hohen Grades an Genauigkeit bei jeder Umweltbedingung ist, besieht darin( daß die Elektroden
50 und 68, die* dielektrischen Ringe 56 und 66, Und die
Ringe 58 und 64 einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzen.
Bei einer normalen Umgebung sind bei einer Sonde der zuvor beschriebenen Art die hygroskopischen
Eigenschaften des Materials, aus dem die dielektrischen Ringe 56 und 66 hergestellt sind, von großer Bedeutung.
Die geringste Absorption von Wasser oder einem anderen Material aus der Umgebung der Sonde in die
dielektrischen Ringe 56 und 66 oder in den inneren Raum 48 kann die zwei Kapazilätswerte zwischen dem
Zylinder 40 und den Elektroden 50 und 68 in einem Ausmaß verändern, daß die Genauigkeiten sehr
verschlechtert werden, die mit einer Sonde der zuvor beschriebenen Konstruktion erreicht werden können.
um eine genaue Betriebsweise der Sonde /.u
erreichen, sollten die dielektrischen Ringe 56 und 66 aus einem Material hergestellt werden, v/elchcs einen sehr
niedrigen Absorptionsindex für Wasser oder anderes fremdes Material aufweist, welches sich in der
Umgebung der Sonde befinden kann.
Die dielektrische Masse in den Ringen 56 und 66 sollte ebenso eine undurchdringbare Barriere gegen das
Eintreten von Wasser oder fremdem Material aus der Umgebung der Sonde in das Innere 48 bilden. Das die
Elektroden 50 und 68 und die Ringe 58 und 64 formende Material ist normalerweise ein Metall, welches inhärent
nicht absorptionsfähig und durchdringbar ist. Die biegsame Füllmasse 60 unterstützt eine möglichst
vollständige Isolierung des Inneren 58 der Sonde gegen die Umgebung.
Beispiele für die Materialien der Ringe, die beide Anforderungen hinsichtlich der hygroskopischen Eigenschaften
und hinsichtlich des Temperaturausdehnungskoeffizienten erfüllen, sind Hart- oder Weichglas, AI2Oi
und andere Metalloxyde, die nicht halbleitend sind. Besonders zu vermeiden sind die meisten Epoxy-Dielektrika
oder Steingutverbindungen, da r- an bei der y»r»i/enHijng Hjpcpr Maccpn in innHpn gpmäß Fig I
festgestellt hat, daß eine Absorption und ein Eindringen durch diese in die Dielektrikas die Genauigkeit und
Wert der Sonde herabsetzen.
Es besteht auch die Möglichkeit oder zusätzlich die Möglichkeit, den Überzug 98 in Fi g. 2 über das offene
Ende 42 und der Meßelektrode 44 der Sonde anzuordnen. Dieser Überzug oder Abdeckung dient als
Barriere gegen den Eintritt von Wasser oder fremdem Material aus der Umgebung der Sonde in die
dielektrischen Ringe 56 und 66 und in das Innere 48. Die Verwendung des Überzugs über der Abdeckung 98 ist
wünschenswert, und zwar auch dann, wenn es sich um nicht absorptionsfähige dielektrische Ringe 56 und 66
handelt, da eine geringe Menge Wasser oder Fremdmaterial
sich nicht nur an den Flächen der dielektrischen Ringe, sondern auch an den Flächen der leitenden Ringe
58 und 64 und der Elektroden 50 und 68 absetzen bzw. ansammeln kann. Abdeckungen, die für diesen Zweck
gute Dienste leisten, sind Silikon-organische Verbindungen im allgemeinen und Titandioxyd (TeOi).
Verschiedene Ausführungsformen der zuvor beschriebenen Sonde wurden entwickelt, die bestimmte
zuvor erwähnte Vorzüge mit sich bringen, die Ausführungsform der Sonde in bestimmter Hinsicht
verbessern und die Herstellungskosten herabsetzen.
F ϊ g. 4 zeigt im Querschnitt die zwei Elektrodenanordnungen
einer Sonde, die grundsätzlich ähnlich der
ii
Ausführungsform gemäß Fig.2 sind, ein äußeres leitendes Gehäuse 102 mit einer ersten Elektrodenanordnung
104 aufweisen, die aus dem Ring 101O, dem
dielektrischen Ring 108 und der zentralert leitenden
Elektrode 110 besteht; diese Anordnung weist eine r,
äußere gekrümmte Fläche 112 auf, Eine derartige gekrümmte äußere Fläche 112 wird dann benötigt, wenn
eine Fläche 114, deren Absland von der Sondenspitze
110 auf kapazitivem Weg gemessen werden soll, selbst
gekrümmt verläuft und zwar längs dem Abschnitt, der der Sondcnspilze 110 gegenüberliegt. Bei anderen
Anwendungsfällen kann die gekrümmte Fläche 112 dazu vev windet werden, bestimmten Zonen zwischen
der Fläche 114 und der Spitze 110 entsprechend dem Ansprechen einer Anzeigevorrichtung 92 größere ü
Bedeutung zukommen zu lassen als anderen Zonen.
F ι g. 5 zeigt einen Querschnitt und schematisch einen Teil eines Schaltbildes eines einfacher herzustellenden
Sondeneinschubes 116, der mit einem zylindrischen leitenden Gehäuse 118 umgeben ist.
Der Einschub 116 besteht aus einer ersten Elektrodenanordnung 120 und aus einer zweiten Elektrodenanordnung
122, die mit Hilfe eines zylindrischen elektrisch leitenden Festhaltebandes 124 im axialen Absland und
in paralleler Lage gehalten sind, wobei diese Ausfüh- η
rung konstruktiv besonders einfach aufgebaut ist und leicht in den Zylinder 118 eingeschoben werden kann.
Die erste Elektrodenanordnung 120 besteht aus einer ersten elektrisch leitenden Meßt-Ieklrode 126, die von
einem dielektrischen Ring 128 umgeben ist und am jo Außenumfang Kontakt mit diesem hat, wobei dieser
Ring seinerseits wieder elektrischen Kontakt an seinem Außenumfang mit einem elektrisch leitenden Ring 130
hat.
Die Vcrgleichselektrode 122 ist konstruktionsmäßig ji
im wesentlichen identisch mit der Meßelektrode 120 und weist eine zweite elektrisch leitende Elektrode 132,
einen dielektrischen Ring 134 und einen elektrisch leitenden Ring 136 auf. Ein Festhalteband 124 hält die
Meßelektrode 120 und die Vergleichselektrode 122
gemeinsamen Achse 138, wobei dieses Band an beiden Enden bzw. Zylinderenden einen Abschnitt mit größerem
Innendurchmesser aufweist, der ausreichend groß ist, so daß jede Elektrodenanordnung plan mit dem
jeweiligen Ende des Bandes 124 abschließt und in einer festen Passung zwischen der Innenwand des Bandes 124
und dem Außenumfang jedes elektrisch leitenden Ringes 130 und 136 aufweist.
Die Elektroden, dielektrischen Ringe und elektrisch leitenden Ringe und das Festhalteband können irgendeine
geschlossene quadratische oder rechteckige Querschnittsform, wie dies zuvor beschrieben wurde,
aufweisen. Sie sind in gleicher Weise dimensioniert und zwar zwischen Meßelektroden- und Vergleichselektrodenanordnung,
wobei sich diese Abmaße in Toleranzen bewegen, wie sie unter Hinweis auf die Sonde gemäß
F i g. 2 erwähnt wurden.
Die gesamte Anordnung 116 ist so ausgelegt, daß sie
in den Zylinder 118 einpaßt, so daß man eine komplette (,0
Sondenkonstruktion erhält Der Abschnitt 140 des Zylinders 118, in welchem die Anordnung 118
eingeschoben ist, ist so bearbeitet, daß sich eine relativ dünne Wand ergibt, und besteht weiter aus einem
elastischen Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl. Der dünne Abschnitt 140 aus rostfreiem Stahl
weist eine ausreichende Elastizität auf, so daß die gesamte Anordnung 116 sich um den geringen Betrag
ausdehnen kann, der während einer Wärmeausdehnung Und Zusammenziehung der Anordnung 116 auftritt. Die
Anordnung 116 isi so konstruiert, daß sie einen einheitlichen Wärmeausdehnungskoeffizienlfcn entsprecherid
aller Einzelteile aufweist, wobei man beispielsweise die dielektrischen Ringe aus Glas herstellen kann.
Das andere Ende des Zylinders 118, welches dem
Abschnitt. 140 gegenüberliegt, weist ein Gewinde 142 auf, welches so ausgelegt ist, daß der Zylinder 118 an
einer weiteren Anschlußkonstruktion (nicht gezeigt) befestigt werden kann, um die gesamte Sonde in einer
bestimmten Beziehung zu einer festen Konstruktion zu halten. Ein elektrisches Verbindungsteil 144 dichtet
hermetisch das Ende des Zylinders 118 mit dem Gewinde 142 ab und paßt in einen geeigneten
Verbindungsstecker mit zwei Anschlüssen (nicht gezeigt) der Anschlußkonstruktion hinein.
leder der zwei Anschlüsse in dem Verbindungsteil 144
ist über Leiter 146 und 148 jeweils an gegenüberliegende Verbindungspunkte einer Diodenmatrix 150 angeschlossen,
wobei diese Diodenmatrix aus einem fortgeführten Ring aus vier verbundenen Dioden /52
besteht, die im leitenden Sinn in einer Richtung geschaltet sind. Die anderen zwei Verbindungspunkte
zwischen den Dioden in dem Ring der Matrix 150 sind jeweils an eine erste und eine zweite elektrisch leitende
Elektrode 126 und 132 angeschlossen, wie dies zuvor ebenfalls der Fall war. Die Diodenmatrix 150 kann
entweder zwischen den Verbindungsstecker 140 und der Vergleichselektrode 122, oder zwischen den zwei
Elektrodenanordnungen 120 und 122 angeordnet sein, wie dies gezeigt ist.
Fig. 6 zeigt eine Schnittdarstcllung einer Endzone einer kapazitiven Sonde, bei der eine Meßelektrode 154
und eine Vergleichselektrode 156 zwischen einer zylindrischen und elektrisch leitenden Hülse 158
angeordnet sind. Die Meßeleklrode 154 und die Vergleichselektrode 156 bestehen jeweils aus einer
ersten und einer zweiten dielektrischen Masse 160 und 162. auf die jeweils ein zentraler elektrisch leitender
N'icdcrschla" oder Pyr;k;c 164 vr.d 166 suf~cbracht ist
wobei diese Anordnung die Elektroden, wie ve zuvor beschrieben wurden, ersetzen.
Mit einem elektrisch leitenden Niederschlag versehene Bänder oder Ringe 168 und 170 umgeben jeweils die
Niederschläge oder Punkte 164 und 166 auf den Massen 160 und 162 und weisen einen Abstand von diesen auf.
jedes Band 168 und 170 ist koaxial zu einer mittleren Achse jedes Punktes 164 und 166 angeordnet, wobei
diese Achse mit einer zentralen Achse 172 des Zylinders 158 zusammenfällt. Jede Unterlage oder Masse 160 und
162 verläuft in ihrer Ausdehnung im rechten Winkel zur Achse 172 des Zylinders 158.
Bei der Herstellung des Niederschlages auf den Bändern 168 und 170 darf das leitende und aufgetragene
Material sich auch auf die Außenumfänge 174 und 176 der Unterlagen 160 und 162 niederschlagen. Bei dieser
Form des Umfanges jeder Unterlage, die gleich der Querschnittsform des Zylinders 158 ist, kann dieser
zusätzliche Niederschlag an den Umfangen 174 und 176
dazu beitragen, daß beide Elektrodenanordnungen dicht in den Zylinder 158 einpassen und einen elektrischen
Kontakt zwischen Zylinder 158 und jedem elektrisch leitenden Band 168 und 170 sicherstellen.
Elektrische Leiter 178 und 180 sind in herkömmlicher Weise an die Niederschläge oder Punkte 164 und 168
jeweils angebracht und verbinden die Unterlagen oder Massen 160 und 162 und den Metallniederschlas oder
Punkt 166 mit der zuvor beschriebenen Scnaltung.
Es ist natürlich möglich, die MeBelektrode 154 und die
Vergleichselektrode 156 in einem Behälterband ähnlich dem Band {24 anzuordnen, was in Fig.5 veranschaulicht
ist, bevor siein den Zylinder 158 eingesetzt werden.
Die Vorzüge dieser Konstruktion bestehen darin, daß die leitenden Elemente, die die kapazitiven Platten für
die Kapazität zwischen dem Zylinder 158 und den zentralen Niederschlägen oder Punkten 164 und 166
bilden, praktisch keine axiale Ausdehnung aufweisen ι ο und somit auch keine bedeutende axiale Temperaturausdehnung
besitzen- Auch wird die temperaturbedingte Ausdehnung jeder Elektrodenanordnung 154 und 156
vollständig durch die Unterlagen oder Massen 160 und 162 bestimmt, die vollständig homogen ausgeführt sein
können, den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen und ein vollständig einheitliches Temperaturansprechverhaltcn besitzen.
Die Niederschläge können aus einer Reihe von Prozessen gewonnen werden, wie pn
1. Schmelzglasgebundene Metallsuspensionen:
2. Zerstäubung;
3. Vakuumverdampfung und
4. Galvanustegie.
25
Man kann sagen, daß diese Techniken eine wirtschaftliche
Massenproduktion bei verminderten Kosten e* möglichen und zwar unter Beibehaltung desselben
hohen Grades der Abmaßtoleranzen zwischen der Meßelektrode und der Vergleichselektrode. jo
Es ist ebenso möglich, die Meßelektrodenanordnung 154 mit dem elektrisch leitenden Niederschlag oder
Niederschlägen, die nach innen weisen anstatt nach außen, wie in F i g. 6 gezeigt ist. herzustellen. Hierdurch
wird eine Zerstörung der Fläche, die die leitenden »
Elemente enthält, verhindert, als auch eine Barriere
gegen Umwelteinflüsse für die Meßelektrodenanordnung 154 geschaffen und zwar durch geeignete Wahl
eines nicht absorptionsfähigen und undurchdringbaren Unteriagematerials wie beispielsweise Glas.
F ι g. 7 zeigt nun eine Schnittdarstellung einer
weiteren Ausführungsform der grundlegenden kapaziti ven Sonde mit einem teilweise schematischen Stromlaufplan.
Hier besteht die zylindrische Hülse 194 für die Sonde aus zwei zylindrischen und konzentrisch angeordneten
elektrischen Leitern, und zwar aus einem äußeren Leiter 196 und aus einem inneren Leiter 198. die
zwischen sich koaxial ein zylindrisches dielektrisches Abstandsteil 200 aufweisen.
Die Meßeleklrode und die Vergleichselektrode 202 sind in Fig. 7 veranschaulicht, sollen jedoch nicht im
Detail beschrieben werden, mit der Ausnahme, daß sie
die Form irgendeiner der zuvor beschriebenen Konstruktionen aufweisen können.
Elektrische Leiter 204 und 206 führen von jeder Elektrodenanordnung, wie dies auch zuvor der Fall war.
zu einer Diodenmatrix 208. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 kann jedoch die Diodenmatrix 208 von
der Sondenspitze um die Länge des Kabels 209 entfernt sein, wobei eine Doppelabschirmung bestehend aus dem «j
äußeren Schirm 210 und dem inneren Schirm 212 jeweils an den äußeren und inneren zylindrischen Leiter 196
und 198 angeschlossen ist und im Inneren die Leiter 204 und 206 verlaufen. Das Kabel 209, welches die Schirme
210 und 212 aufweist, endet in einem Schaltungsgehäuse 214, welches eine Meßschaltung 216 mit einer
Diodenmatrix 208, kapazitiven Zweigen 86,88, Induktivitäten 94 und einen Oszillator 90 beinhaltet, wie dies
zuvor der Fall war. Der Schirm 210 des Kabels 209 schafft die Möglichkeit, daß die Schaltung 216 von der
Zone der kapazitiven Sonde entfernt angeordnet werden kann.
Das Schaltungsgehäuse 214 besteht aus zwei dielektrischen und im Abstand angeordneten elektrischen
Leitern, einem äußeren Leiter 218 und einem inneren Leiter 220, die jeweils an den äußeren und an den
inneren Schirm 210 und 212 angeschlossen sind. Der äußere Leiter 218 stellt effektiv die Masse oder Erde der
Schaltung oder einen gemeinsamen Punkt dar, ist wünschenswert, jedoch nicht zum Abschirmen der
Schaltung 216 erforderlich. Der innere Leiter 220 wirkt als Schirm und sein Vorhandensein ist wichtig, um die
Meßschaltung 216 abzuschirmen.
Der Ausgang des Oszillators 90, der die kapazitiven Zweige 86 und 88 speist, ist ebenso an den inneren
Leiter 220 angeschlossen und dieser ist seinerseits an den inneren Schirm 212 und den inneren zylindrischen
Leiter 198 angeschlossen.
Es besteht auch die Möglichkeit, eine Abblockkapazität
222 zum Abblocken der Gleichspannung zwischen den Oszillator 90 und die kapazitiven Zweige 86 und 88
und den inneren Leiter 220 einzuschalten.
Der innere zylindrische Leiter 198, der innere Schirm 212 und der innere Leiter 220 dienen als Schutz für die
Elektrodenanordnungen 202, und ebenso als Schutz für die zugeordneten elektrischen Leiter 204 und 206 und
die Meßschaltung 216. Durch den Schutz der Anordnung 202 mit Hilfe eines Schirmes gemäß der
Ausführungsform nach F i g. 7, bei im wesentlichen den gleichen momentanen elektrischen Potential wie das
der Leiter 204 und 206 und das der Elektroden 50 und 68 in der Anordnung 202. kann die kapazitive Wirkung
zwischen Massepotential und den Leitern 204 und 206 und den Elektroden 50 und 68 sehr klein gehalten
werden und /war trot/ großer Entfernungen und trol/ einer großen Lange des Kabels 209 zwischen Zylinder
194 und dem Schaltiingsgehäuse 214. Je kleiner der
Kapa/itätswert /wischen Masse und den Leitern 204
und 206 is', desto größer ist die Empfindlichkeit der
Sonde, die als prozentuale Änderung des Kapazitätswertes /wischen Masse und den Leitern 206 und der
Elektrode 50 für eine gegebene Entfernungsänderung zwischen der Meßeleklrode 50 und der Fläche 100
definiert ist. von welcher Entfernung aus gemessen werden soll. Auch die Abhängigkeit von IJmwelteinflüs
sen wird reduziert, da weniger beeinflußbare Kapazität
b/w. Kapa/iiätswert vorhanden ist.
Ein weiterer Vorteil der geschützten und abgeschirmten
Kapazitätssonde gemäß F ig 7 besteht darin, daß das gleiche Potential auf dem inneren Zylinder 198 den
elektrischen Feldfluß von der Meßelektrodc 50 der Sonde /ur Fläche 100 lenkt und ebenso weg von dem
äußeren Zylinder 1%. Das Vorhandensein eines derartigen Schutzes oder Abschirmung schafft die
Möglichkeit, daß die kapazitive Sonde ihre Empfindlichkeit
bei großen Abständen von der Fläche 100 beibehält, im Gegensatz bei einem Fehlen dieses Schutzes oder
Abschirmung.
Die Fig.8 und 9 zeigeil eineSchnittdarstellung einer1
abgewandelten Ausführurfgsforrn einer abgeschirmten oder geschützten Kapäzitätssonde. Ein leitendes zylindrisches
Gehäuse 226 mit einem einzelnen Leiter 226 ist vorgesehen, wobei jede Elektrodenanordnung aus einer
dielektrischen Unterlage oder Platte 228 besteht, auf der
ein elektrisch leitender mittlerer Niederschlag 230 aufgebfacht ist bzw. auf die Fläche diesef Unterlage 228
aufgebracht isu Eine Abschirmung wird mit Hilfe eines
elektrisch leitenden und mit einem entsprechenden Niederschlag versehenen Bandes 232 erreicht, welches
den mittleren Niederschlag 230 auf der Unterlage 228 umgibt. Wie in F i g. 8 und 9 veranschaulicht ist, so kann
diese letzte Konstruktion der Kapazitätssonde entweder mit Niederschlägen 230 und 232 versehen sein, die
vom Inneren der Sonde nach außen weisen, wie in F i g. 8 gezeigt ist, oder es besteht die Möglichkeit, bei
einer umgekehrten Ausführungsform, daß die Niederschlage nach innen zeigen, wie dies F i g. 9 veranschaulicht.
Die Ausführungsform gemäß F i g. 9 bietet den zusätzlichen Vorteil, daß die Niederschläge 230 und 232
geschützt werden.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig.8 und 9 ist π
die Schutz- oder Abschirmwirkung des Bandes 232 darauf beschränkt, das elektrische Feld von dem
zentralen Niederschlag 230 zur Meßfläche hinzulenken, die in einem Abstand vom Ende der Kapazitätssonde in
Lage gebracht wird. Es tritt auch eine Wirkung vom Niederschlag 232 her auf. der in einer Abschirmung des
Feldes zwischen dem zylindrischen Gehäuse 226 und dem zentralen Niederschlag 230 besteht, jedoch
weniger stark ausgeprägt ist als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7.
Wenn der Wunsch besteht, die Kapazitätssonden gemäß F i g. 8 und 9 von der Schaltung 216 der F i g. 7
abgelegen in Betneb zu nehmen, also mit einer Kabelverbindung dazwischen, so ist es erforderlich, ein
abgeschirmtes Kabel 209 /u verwenden, bei dem dann jo
eine Verbindung von einem inneren Schirm 212 den Abschirmbändern 232 hergestellt werden muß und
wobti die elektrischen Leiter, die von den zentralen
Niederschlägen 230 abgehen, zentral durch den Schirm
des Kabels 209 verlaufen müssen. ji
Im folgenden soll nun die Betriebsweise der Schaltung
beschrieben werden, die für die Anwendung der zuvor
beschriebenen Sonden verwendet werden kann, um eine
Anzeige der Ausgangsgroße des Kapazitätswertes zwischen der Meßelektrode der Sonde um' einer Fläche w
vorzusehen Der Aufbau dieser Schaltung wurde bereits kur/ an früherer Stelle beschrieben.
I ig. 10 zeigt eine Impedanz-Meßschaltung oder
Brucke 234. die von einem Oszillator 90 gespeist wird,
der fur die erforderliche Erregung der Detektor und 4>
Bezugskapazitäteti 236 und 238 sorgt Diese Kapazitä
ten 236 und 238 sind normalerweise jeweils Meß- und Abglcichk.ipazitäten In der Impedanz Meßschaltung
234 wird die vom Oszillator 90 eingespeiste Frregergrrißc
zwischen den Impedanzen in den Zweigen 240 und in 242 ausgeteilt, wobei diese Impedanzen normalerweise
durch große kapazitive Werte oder Widerstandswerte gekennzeichnet sind und ebenso durch einen effektiv
offenen Gleichspannungskreis und eine wesuitliih
kleinere WechseRtromimpedanz als du icnige der -,s
Kapazitäten 236 und 238 bei der frequenz des
Oszillator* 90 gekennzeichnet sind Der durch die
Impedanzen 240 und 242 fließende Strom gelangt zu einer Diodenmatrix 244. welche den Strum auf den
Impedanzen 240 und 242 zwischen den Detektor- und Abgleichbczugskapazitäten 236 und 238 schaltet, was
von der Polarität des Stromes aus dem Oszillator 90 abhängig ist,
Auf diese Weise erzeugt die Erregergröße über die VerbihdungSpUnkte 246 und 248, wo sich die Impcdanzeri
240 und 242 jeweils an die Diodenmatrix 244 anschließen, ein Signal an den Punkten 246 und 248
(ebenso bei 262 und 264), wobei eine Gleichspanhungskomponente
die Kapazitätsunterschiede zwischen der Detektor- und Bezugskapazität 236 und 238 kennzeichnet.
Für eine Wechselstromfilterung sind Induktivitäten 250 und 252 an die Verbindungspunkte 246 und 248
angeschlossen, und diese Induktivitäten liegen auf der anderen Anschlußseite an Meßeinrichtungen 254 und
256, damit die Gleichspannungskomponente nach Masse zurückfließen kann und um die Gleichspannungskomponente an den Verbindungspunkten 246 und 248
anzuzeigen, ohne dabei die Anzeige durch die wesentlich größere Wechselstromkomponente aus dem
Oszillator 90 zu verfälschen.
Es ist bedeutungsvoll, daß die momentane Spannung an den Kapazitäten 236 und 238 und am Oszillator 90
nahezu gleich ist. Dadurch wird der Effekt einer Zwischenelektrodenkapazität minimal gestalte; und
darüber hinaus kann jede Elektrode in den Sonden einen geringen Abstand aufweisen bzw. es können eine
Vielzahl an Elektroden, wie dies zuvor beschrieben wurde, verwendet werden. Die abgeschirmte Ausführungsform
gemäß F i g. 7 kann ebenso in einfacher Weise aufgrund der zuvor erwähnten Tatsache und
Ergebnis verwirklicht werden. Je ein Anschluß der Quelle, der gemessenen Kapazität und des Ausgangs
kann geerdet werden. Auch sind wesentliche Unterschiede zwischen den Kapazitätswerten der Kapazitäten
236 und 238 möglich, während die Anzeige der Ausgangsgröße dennoch linear mit dem Kapazitätswert
der Kapazität 236 veränderlich ist.
Die Ausgangsanschlüsse 258 und 260 sind an den Verbindungspunkt zwischen jeder Induktivität 250 und
252 und den Meßeinrichtungen 254 und 256 angeschlossen. Die Ausgangspunkte 258 und 260 stellen Abgriffsanschlüsse für die Gleichspannungskomponente an den
Verbindungspunkten 246 und 248 für eine weitere Signalverarbeitung dar. wie dies im folgenden beschrieben
werden soll.
In Fig. 10 sind die Detektor- und Bezugskapazität
236 und 238 außerhalb der Impedanzmeßschaltung Z34 angeordnet dargestellt, sie sind jedoch über die Leiter
262 und 264 an die Diodenmatrix 244 angeschlossen Der Übersichtlichkeit halber sollen im folgenden die
Anschlüsse 262 und 264 als Fingangsanschlüsse für die
Impedanz-Meßschaltung oder Brücke 234 bezeichnet werden, während die Anschlüsse 258 und 264 als
Ausgangsanschlusse der Schaltung 234 bezeichnet werden sollen
Wie sich aus der vorangegangenen Beschreibung in
Verbindung mit Γ ι g 10 ergibt, so ist bei Gleichheit der
Kapazitätswerte der Detektor und Bezugskapazität 236 und z38 der Gleichspannungsausgang an einem der
Ausgänge 258 und 260 gleich Null Für kleine Unterschiede zwischen diesen Kapazitäten 236 und 238
ist das Gleichspannungssignal an den Ausgangspunkten 258 und 260 proportional zu dieser Differenz.
Für die S-inde gemäß I ι g. 2 stellt diese Differenz den
Kapazitätswert zwischen der Elektrode 50 in der Meßelektrodenanordnung und der Fläche 100. von der
aus der Abstand gemessen werden soll, dar Fine solche
Kapazität ist nach der Standardfonnel für den
Kapazilälswerl zwischen parallelen Platten umgekehrt proportional zum Abstand zwischen der Elektrode 50
und der Fläche 100, von welcher aus die Entfernung gemessen werden soll. Das Aüsgäfigssignal ist somit
umgekehrt proportional zum Abstand zwischen der Elektrode 50 der Meßelektrode und der abgelegenen
Fläche 100.
Fig. Il zeigt eine abgewandelte Ausführungsform
der Schaltung gemäß Fig. 10, deren endgültige Ausgongsgröße direkt proportional zum Abstand ist,
der gemessen werden soll, d.h. also nicht umgekehrt proportional. Eine Brücke 266 ist identisch mit der
Fmpedanz-Meßschaitung 234, diese wird jedoch durch
einen signalgeregelten Oszillator 268 erregt, dessen Steuer- oder Regelsignal über einen Regler 270 mit
großer Verstärkung zugeführt wird. Dem Regler 280 wird differentiell eine Bezugsgröße 272 und eine
Ausgangsgröße aus der Brücke 266 eingespeist, um eine ι ο Gegenkopplungsschleife vorzusehen, so daß die Erregung
des Oszillators 268 in einer Weise geregelt wird, so daß die Ausgangsgröße der Brücke 266 im wesentlichen
gleich der Bezugsgröße 272 gehalten wird.
Der Oszillator 268 erregt ebenso eine Brücke 274, die ΐϊ
mit der Brücke 266 identisch ist Die Brücke 266 weist eine Detektor- und Bezugskapazität 236 und 238 auf, die
an diese angeschlossen sind. C,\ ist dabei die Differenz zwischen dieser« Kapazitäten bzw. Kapazitätswerten
derselben. Die Srücke 274 v/eist einen Satz an Detektor-
und Bezugskapazitäten 276 und 278 auf, die an diese angeschlossen sind. Cg ist die Differenz zwischen den
Kapazitätswerten der Kapazitäten 276 und 278, /ist die Bezugsspannung 272, F die Frequenz des Oszillators
268. Vdie Ausgangsspannung des Oszillators 268 und E die Ausgangsgröße der Brücke 274. Es gilt nun folgende
Gleichung:
VFC, = I
VF Cn = E w
i. =
IC
Somit ist E proportional /um Absland, der bei Cn ii
gemessen wird, oder das Reziproke von d. dem
Unterschied der Kapazitätswerle der Detektor- und Bezugskapaziläten der Brücke 266. Die Stromwerte
können als Äquivalent zu diesen Spannungsausdrücken ebenso verwendet werden. in
Die Fig. 12 und 13 /eigen jeweils eine vertikale
Schnittdarstellung und eine horizontale Schnittdarstellung einer sich selbst kompensierenden Kapazitälssonde
mit mehreren Elektroden, mit einem rechteckigen elektrisch leitenden zylindrischen Gehäuse 280. welches -r>
eine Meßelektrodenanordnung 282 und eine Vergleichselektrodenanordnung
284 jeweils einschließt. |ede Elektrodenanordnung ist im wesentlichen identisch
aufgebaut und besteht aus einer dielektrischen Hülse 286 mit /wci plan parallelen Flächen, die von drei
>n Löchern durchsetzt sind, wobei diese Locher gemäß den
Fig. 12 und 13 von links nach rechts ausgerichtet verlaufend angeordnet sind und senkrecht durch die
Flächen der Hülse 286 hindurchgehen. In jedes loch ist
cmc elektrisch leitende F.lcktrodc 288 eingeführt und *>">
schließt plan mit den Flächen der dielektrischen Hülse
286 ab. Line kleine Menge eines biegsamen F'üllmate rials kann, wie bereits erwähnt, /wischen die dielektri
sehe HuKc und den Umfang der elektrisch leitenden
Elektrode 288 eingebracht werden. wi
Ein offenes Ende 290 des zylindrischen Gehäuses 28Ö
beinhaltet die Meßelektfodefiithdfdnühg 282, die plan
iTiit dem offenen Ende abschließt und im rechten Winkel
zu eitler zentraleil Achse 292 des zylindrischen
Gehäuses 280 Verläuft- Die Vergleichseleklrodenanord- einung
284 ist parallel zur ersten Anordnung 282 angeordnet und ist vorn offen Ende 290 zurückgesetzt
uitd zwar innerhalb dem zylindrischen Gehäuse 280.
Eine äußere Fläche 294 der Meßelektrodenanordnung 282 liegt einer elektrisch leitenden Platte 296 gegenüber,
deren Fläche 298 im wesentlichen parallel zur äußeren Fläche 292 der Meßelektrodenanordnung 282 verläuft,
so daß eine Bahn oder Pfad zwischen den Flächen 298 und 294 definiert wird, durch welchen ein Streifen oder
Band aus einem dielektrischen Material 300 hindurchgeführt werden kann und zwar in einer Richtung senkrecht
zur Zeichenebene der F i g. 12.
Die Meßelektroden in der Meßelektrodenanordnung 282 sollten in Hinblick oder unter Berücksichtigung der
Abmaße des dielektrischen Streifens 300 in Lage gebracht werden, insbesondere in Hinblick auf den
l'nkenund rechten Rand 302 und 304 (wie dies in Fig. 12
gezeigt ist), so daß die Kanten 302 und 304 zwischen die Plattenfläche 298 und die linke und rechte elektrisch
leitende Meßelektrode 306 und 308 gelegen sind. Eine zentral gelegene elektrisch leitende Meßelektrode 310.
zwischen den Elektroden 306 und 308, weist dann zwischen sich und der Plattenfläche 298 einen
durchgehenden fortlaufenden Abschnitt des dielektrischen Streifens 300 auf.
In die dielektrische Hülse 286 der Vergleichselektrodenanordnung 282 sind die elektrisch leitenden Vergleichselektroden
312, 314 und 316 eingeschoben, die lagemäßig in der Vc^gleichselektrodenanordnung 282
den elektrisch leitenden Meßelektroden 306, 308 und 310 in der Meßelektrodenanordnung entsprechen. In
dieser Weise sind drei Elektrodensälze von Vergleichsund Meßelektrodeii definiert und bestehen jeweils aus
einer Meß- und einer Vergleichselektrode von entsprechenden Lagen in der jeweiligen Elektrodenanordnung
282 und 284. Elektrische Leiter 318 sind jeweils an jede elektrisch leitende Elektrode angeschlossen und führen
durch die Kapazitätssonde von der Platte 296 weg /ur Schaltungsanordnung, die im folgenden beschrieben
werden soll.
Obwohl die sich selbst kompensierende Sonde mit mehreren Sondenelektroden gemäß Fig. 12 und IJ
Elektrodensäl/e aufweist, die alle in einem ein/igen
Gehäuse untergebracht sind, ist es bei mehreren Gehäusen fur einen fjn/elelcktrodensat/. ähnlich der
Ausführung gemäß F i g. 2. auch möglich, diese Gehäuse
miteinander /11 befestigen, um somit eine Sonde mit
vielen Sondenspit/en zu erhalten, wobei ein Pfad zwischen der Plattenfläche 252 und einer Mäche der
Sonde entstehi. der sich aus der Zusammenfassung mehrerer Meßelckl'oden von mehreren getrennten
Gehäusen ergibt.
Für eine große Mcßgenaiiigkcil der Sonde gemäß
Fig. 12 und 13 müssen bestimmte kritische Abmaße
innerhalb enger foleran/grenzen gehalten werden (in
der Größenordnung von ± 0.00254 cm) während andere Abmaße innerhalb der üblichen Bearhcitungslolcran/cn
( ±0.0127 cm oder besser) gehalten werden können. Die
kritischen Abmaße sind wie folgt
I Gleichheit zwischen den Spitzen desselben Satzes
hinsichtlich der umfangsmaßigen dxialen Dicke und
der flache der I Imfangskanle oder Rand leder
Elektrode, der zum Gehäuse 280 hinweist; und
2, Gleichheit zwischen den Spitzen desselben Satzes hinsichtlich des Abslandes entsprechend den
dielektrischen Hülsen 286 und hinsichtlich deren axialer Dicke relativ zum Gehäuse 280,
Da alle Elektroden fiuhezu auf demselben elektrischen
Potential arbeiten, ist der Absland zwischen diesen weniger kritisch.
Die Kapazitätssonde mil den vielen Elektroden gemäß Fig. 12 und 13 ist besonders geeignet zum
Messen von Änderungen in der Breite oder dem Abstand von der Kante 302 zur Kante 304 des
dielektrischen Streifens 300, bei Kompensation von Änderungen in der Dicke und/oder der Dielektrizitätskonstanten
des Streifens 300. Dies kann durch Erfassen von Kapazitätsschwankungen zwischen Platlenfläche
298 und Elektroden 306 und 308 erreicht werden, die dann sowohl die Schwankungen in der Breite als auch in
der Dicke des dielektrischen Streifens 300 angeben. Kapaziiätsänderungen aufgrund einer Schwankung der
Dicke oder der Dielektrizitätskonstanten des Streifens 300 kann dann kompensiert werden und zwar durch
Veränderung des Kapazitätswertes oder der Kapazität zwischen der Plattenfläche 298 und der mittleren oder
zwische.-i gelegenen Elektrode 310, da diese Änderungen
sich nur als Ergebnis von Schwankungen in der Dicke des dielektrischen Streifens 300 ei geben.
Dort, wo der Abstand zwischen der Sonde und der Fläche sich ändern kann, ist ein Zusatz zur conde der
Fig. 12 und 13 erforderlich, um eine Kompensation für die Schwankungen oder Änderung vorzusehen. Diese
abgewandelte Sonde ist in Fig. 14 scheinatiich und im
Schnitt gezeigt. Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 14 sind zwei .tusätzliche Elektrodensäue, bestehend
aus Meßelektroden 320 und 322 und aus Vergleichselektroden 324 und 325 an beiden Seiten der
drei Elektrodensätze der Fig. 12 und 13 angeordnet. Die Fläche 298 der Platte 296 muß so verlaufen, daß alle
fünf Elektrodensätze zu dieser hinweisen. Die Meßelektroden 306, 308 und 310 werden relativ zum
dielektrischen Streifen 300 in derselben Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 und 13 in Lage
gebracht. Die Meßelektroden 320 und 322 zeigen dann zur Fläche 298 hin, ohne daß dabei irgendein Abschnitt
des Streifens 300 dazwischen liegt
Es sei der Vollständigkeit halber auch auf die Formeln eingegangen, die den Kapazitätswert zwischen der
Fläche 298 und den Meßelektroden 306, 308, 310, 320 und 322 in Ausdrucken des Abstandes und der
Eigenschaften des zwischenliegenH«n Streifens 300 wiedergeben. Diese Kapazitäten, die jeweils mil Cgx.,
Cm, Gto. G.f> und Cm bezeichnet sind, sind wie folgt
gegeben:
/ft A, A2
(D - /) A2 + tkx
(D - /) A2 + tkx
_ l(a - P2) ki Ip2U1 k2
■" " D (D-r)A, + ik,
c-c + c -Ik
C ;· - C12,, — C 122 —
ulk,
D "
hierin bedeutet:
;; = die Breite oder Weite jeder Meßclekirode;
D = der Absland von den Meßelektroden /ur Fläche
298:
Αι = absolute Dielcktri/ilätskonslaiitc der Umgebung
Αι = absolute Dielcktri/ilätskonslaiitc der Umgebung
der Sonde;
A'2 = dielektrische Sloffkonstantc des dielektrischen Streifens 300;
A'2 = dielektrische Sloffkonstantc des dielektrischen Streifens 300;
/ = Länge jeder Mcße>cktrode;
pt = die Strecke, über welche sich der Streifen 300 übe> die Elektrode 306 bzw. unter der Elektrode
pt = die Strecke, über welche sich der Streifen 300 übe> die Elektrode 306 bzw. unter der Elektrode
306 in einer Richtung erstreckt;
p> = die Strecke in einer Richtung, über welche sich der Streifen 300 unter der Elektrode 308
p> = die Strecke in einer Richtung, über welche sich der Streifen 300 unter der Elektrode 308
erstreckt; und
/ = die Dicke des dielektrischen Streifens 300.
/ = die Dicke des dielektrischen Streifens 300.
Es soll nun auf Systeme eingegangen werden, mit deren Hilfe die Breite eines dielektrischen Streifens 300
unter Verwendung der Ausführungsform gemäß
Fig. 12, 13 und 14 und der Schaltung gemäß Fig. IO
gemessen Werder! kann. Es läßt sich ersehen, daß, wenn
die Deteklorkapazitäl 236 in Fig. 10 aus einer
Parallelschaltuhgskombination der Kapazität zwischen
Masse und defl elektrisch leitenden Elektroden 306,308
und 316 besieht, und dip Bezugskapazität 238 aus einer Parallelschaltung öder Kombination des Kapazitätswertes zwischen Masse und elektrisch leitenden
(D-
:, (Pl + p2) "j
»- MA2 + /A1J
»- MA2 + /A1J
Elektroden 312, 314 und 310 ist. die Ausgangsgröße entweder am Punkt 258 oder 260 kennzeichnend für
Änderungen in der Breite und Dicke und Dielektrizitätskonstanten des dielektrischen Streifens 330 ist. wenn der
Streifen 300 zwischen der Sonde und der Plattenfläche
298 hindurchgeführt wird.
Spezifisch ist die Ausgangsgröße an entweder dem Punkt 258 oder 260 proportional zum Ausdruck
Cn + Dr, wie zuvor angegeben. Die erste Ableitung hinsichtlich /ist wieiolgt:
Λ'C1,
dr
dr
- Ik k '" Pl Pl-)ik' ^'
* ' 2 (D-Dk2 + Ik1)2
* ' 2 (D-Dk2 + Ik1)2
Dies kann /υ Null gemacht werden, wenn <·; = ρ, + Pi bei einer nominellen Breite des Streifens
300 ist und bleibt sehr dicht bei Null für eine kleine Änderung oder Änderungen der Breite oder Änderungen
in pi + p2 einer nominellen Breite des Streifens 300.
Unter diesen Umständen ändern sich die Ausgangsgrößen an deft Punkten 258 Und 260 der Impedanz
messenden Schaltung 234 der Fig. 10 von Null und zwar bei und nur hei Änderungen in der Breite des
bri Streifens 30, der in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist.
Es sei nun auf die Blockschaltbilder der Fig. t5 und
16 eingegangen, die eine Einrichtung zum Messen der Breite und der Dicke des dielektrischen Streifens 300
zeigen und zwar unter Verwendung einer Kapazitätssonde des in den F i g. 12,13 oder 14 gezeigten Typs.
In Fig. 15 stellen eine Reihe von paarweise
angeordneten Elektrodensälzen 326, 328, 329, 330 und 331 jeweils die Meß- und Vergleichskapazitäten nach
Masse dar und zwar von jedem Elektrodensalz 306 und 312; 308 und 314; 310 und 316; 320 und 324; und 322 und
325 in Fig. 14. Die nicht geerdete Seite dieser paarweise angeordneten Kapazitäten 326,328,329,330
und 331 sind an Eingangsanschlüsse der Brückcnschaltungen 332, 334, 336 und 337 jeweils angeschlossen,
wobei eine elektrische Verbindung zwischen jeder Meßelektrode und zwischen jeder Vergleichselektrode
der Sätze 330 und 331 vorgesehen ist, so daß die Parallelschaltung oder Parallelkombination aus diesen
Sätzen als Eingang an die Brücke 237 angeschlossen ist. Die Brückenschaltungen 332, 334, 336 und 337 sind
typische Nachbildungen oder Duplikate der impedanz
messenden Schaltung in Fig. 10 und deren Eingänge entsprechen den Eingängen 262 und 264.
Ein Ausgang der Brücke 332 ist als ein Eingang zu einem Summierverstärker 338 geführt. Ein Ausgang der
Brücke 334 ist als zweiter Eingang zum Summierverstärker 338 geführt. Durch geeignete und richtige
Verbindung zwischen den paarweisen Kapazitäten 326 und 328 und Eingängen 262 und 264 der Brücken 332
und 334 und durch richtige Wahl der Ausgänge 258 und 260 dieser Brücken, kann die Ausgangsgröße des
Summierverstärkers 338 gleich mit der Größe Cn
gemacht werden, die durch die Gleichung (2) vorausge- jo
hend definiert wurde. Dies kann durch Anschließen der Elektroden 312 und 314 an die Eingänge 262 und durch
Anschließen der Elektroden 306 und 308 an die Eingänge 264 und durch Verwendung der Ausgänge
oder Ausgangsgrößen 258 der Brücken 332 und 334 erreicht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die
Brücke 334 zu eliminieren, wobei dann beide Elektroden 312 und 314 an den Eingang 262 der Brücke 332
angeschlossen werden und beide Elektroden 306 und 308 an den Eingang 264 angeschlossen werden, wie dies
in ähnlicher Weise mit der Brücke 337 und den Sätzen 330 und 331 geschah. Die Ausgangsgröße aus dem
Summierverstärker 338 wird dann durch die Ausgangs größe der Brücke 332 ersetzt.
Ein spannungsgesteuerter Oszillator 340 gibt ein wechselndes elektrisches Potential ab und dieses wird
den Brücken 332, 334, 336 und 337 als Erregergröße eingespeist. Die Erregergröße VF am Ausgang des
Oszillators 340 wird durch den Signaleingang zu diesem Oszillator, der aus einem Regler 342 stammt, gesteuert.
Das Ausgangssignal aus dem Summierverstärker 338 (oder bei der anderen Ausführungsform aus der Brücke
332), welches am Anschluß 344 erscheint, ist somit proportional zu FCo, wobei Cd die Gleichung (2)
gegeben ist Das Ausgangssignal der Brücke 336, welches am Anschluß 346 erscheint, ist proportional zu
FCr aus Gleichung (1), und das Ausgangssignal der Brücke 337, welches am Anschluß 348 erscheint, ist
proportional zu FCpaus Gleichung (3).
Die Anschlüsse 344, 346 und 348 können an verschiedene Anschlüsse analoger oder digitaler logischer
Schaltungsanordnungen angeschlossen werden, um diese dort erscheinenden Signale zu verarbeiten, um
ein Signal abzuleiten, welches kennzeichnend für die Breite des Streifens 300 ist, ohne daß dabei Schwankungen
oder Änderungen aufgrund von Änderungen in K2, t
oder D, der dielektrischen Materialkonstanten des Streifens, der Dicke oder des Abstandes zwischen
50
55 Sonde und Fläche auftreten. Die Funktionslcmenlc dieser logischen Schaltungsanordnung sollen nun in
Verbindung mit F i g. 15 beschrieben werden.
Die Fig. l6a—16cgeben verschiedene Verbindungsschemata
zwischen dieser logischen Schaltungsanordnung und den Anschlüssen 344,346 und 348 wieder.
Der den Oszillator 340 steuernde Regler 342 weist Eingangsanschlüsse 350 und 352 auf, welchen ein Signal
aufgedrückt wird, das von der Frequenz des Oszillators 340 nbhängig ist. Der Regler 342 stellt diese Frequenz so
lange ein. bis die Signale an den Anschlüssen 350 und 352 im wesentlichen gleich sind.
Eine vom Oszillator 340 erregte Brücke 354. die im wesentlichen gleich der Brückenschaltung 334 ist.
besitzt fest Kapazitäten 356 und 358 zwischen Masse und den Eingängen 262 und 264 der Brücke 354. Die
Kapazitäten 356 und 358 weisen einen Wert auf. der giciCii ucfi ΠοίΤιίΓί6ιι€Π Kapazitäten öucf
Kapazilätswerlen in den Sätzen 326, 128, 329, 330 und
331 ist, jedoch sich um einen festen Betrag, der als Ci
definiert ist, unterscheiden bzw. von diesem Wert abweichen. Die Ausgangsgröße bei 258 der Brücke 354
wird differentiell einem Differenzverstärker 360 zusammen mit einer Konstanten 362 eingespeist. Die
Ausgangsgröße des Verstärkers 360 gelangt zu einem Nenner-F.ingang einer Teilerschaltung 364, deren
Ausgangsgröße am Anschluß 366 erscheint und diese Ausgangsgröße der Quotient aus einem Signal besteht,
welches durch eine Zähler-Eingangsgröße in die Teilerschaltung 364 von einem Anschluß 368 her. das
durch das Signa! am Nenner-Eingang geteilt wurde, gewonnen wird.
Ein Differenzverstärker 370 ist ebenso in der logischen Schaltungsanordnung vorgesehen und weist
zwei Differenzeingänge auf. die an die Anschlüsse 372 und 374 angeschlossen sind, und der Ausgang des
Verstärkers 370 zu einem Anschluß 376 führt. Eine weitere Teilerschaltung 378 arbeitet wie die Teilerschaltung
364. besitzt also einen Zähler-Eingang, einen Nenner-Eingang und einen Ausgang, die an die
Anschlüsse 380, 382 und 384 jeweils angeschlossen sind. Ein Differenzverstärker 386 weist zwei Differenzeingänge
auf, wobei der nicht negative Eingang an einen Anschluß 388 geführt ist, der negative Eingang an eine
konstante Signalquelle 390 angeschlossen ist und der Ausgang an einen Anschluß 392 geführt ist. Schließlich
erzeugt eine konstante Bezugssignalquelle 394 das Bezugssignal /. welches am Anschluß 3% erscheint.
In F i g. 16a ist das erste mögliche Verbindungssystem
unter den Anschlüssen der Fig. 15 gezeigt, wöbe, die
Anschlüsse wie folgt verbunden sind: 344 mit 374; 346 mit 350; 396 mit 352 und 372; und 376 mit 388.
Bei Anordnung gemäß Fig. 16a wird das am Anschluß346 erscheinende Signal VFCrgleich mit /am
Anschluß 396 gehalten, was mit Hilfe des Reglers 342 geschieht. Somit gilt
VF =
(4)
60 Das Signal am Anschluß 344 ist FCd und nach Substitution von F durch Gleichung (4) ist das Signal
^-. Der Anschluß 376 nach dem Verstärker 370 weist
dann die Größe auf
(5)
Dieser Ausdruck kann durch Ausdrücke der physikalischen Abmaße der Sonde umgeformt werden:
KCb-CR)
Cr
It (kt
- lh - Pi)
(6)
ICr _ t(ki - k2 + Dk2)
CR ~ cilktk.
(7)
Eo =
(8)
IU
Niitii*·.! mail an, daß D durch richtige Befestigung der
Sonde dsr Fig. 14 relativ zur Fläche 298 konstant
gehalten werden kann, so kann die Gleichung (6) unabhängig von Schwankungen in I bei einem
nominellen Wert von pt + pi gemacht werden, indem
man die Sonde entsprechend a = p\ + pi ausführt. Auf
diese Weise beeinflussen Schwankungen von / nur die Empfindlichkeil des Systems und nicht das Bestehen
oder Forlbestehen einer Abweichung vom nominellen Wert für/Ji + pi.
Schließlich ermöglichen der Verstärker 386 und die konstante Signalquelle 390 eine maßstäbliche Änderung
der Gleichung (6) und das Hinzufügen einer jeweiligen Abweichung, so daß die Ausgangsgröße Eo am
Anschluß 392 gleich der Breite des Streifens 300 gemacht werden kann.
Gemäß Fig. 16b sind die Anschlüsse in folgender Weise verbunden:344 mit 374; 346 mit 350;368 mit 376;
396 mit 352 und 372; und 366 mit 388.
Der Betrieb der Schaltung, die durch die Verbindungen gemäß Fig. 16b erhalten wird, entspricht demjenigen
gemäß Fig. 16a. mit der Ausnahme, daß der Anschluß 376, der die Ausgangsgröße des Verstärkers
370 entsprechend der Gleichung (6) führt, zum Anschluß jo
368. den Zähler-Eingang der Teilerschaltung 364 zum Teilen durch die Ausgangsgröße des Verstärkers 360 am
Nenner-Eingang erscheint.
Die Ausgangsgröße der Brücke 364 ist gegeben durch: ir>
Wenn die Verstärkung des Verstärkers 360 gleich a Iki ki ist und der Wert der Konstanten aus 362 gleich
— ist, dann wird die Ausgangsgröße des Verstär-
Q I A| K1
kers 360 gleich t(k\ — ki). Die Teilerschaltung 364
erzeugt dann als Ausgangsgröße ein Signal mit dem Wert:
-Pi -P2)
Uk1D
welches sich direkt mit der Breite des Streifens 300 ändert. Der Verstärker 386 und die konstante
Signalquelle 390 arbeiten dann in der gleichen Weise wie bei der Ausführung gemäß Fig. I6a, so daß am
Anschluß 392 ein Signal erscheint, welches gleich der Breite des Streifens 300 oder deren Abweichung von
einem vorgegebenen Wert gemacht werden kann.
In Fig. 16b wurde angenommen, daß der Abstand D
zwischen Sonde und Fläche sich nicht sonderlich ändert. F i g. 16c zeigt eine Anordnung, bei der die Möglichkeit
besteht, D als Faktor in der Ausgangsgröße der logischen Schaltung zu eliminieren, wenn D variiert.
In F i g. 16c sind die Anschlußverbindungen wie folgt: 344 mit 374; 346 mit 350; 348 mit 382; 368 mit 376; 366
mit 388; 396 mit 352 und 372; und 380 mit 392. Die Betriebsweise ist ähnlich der Ausfflhrüngsforrn gemäu
Fig. 16b, mit der Ausnahme, daß die Ausgangsgröße
des Verstärkers 386 durch Cp aus Gleichung (3) dividiert wird, weiche Größe am Anschluß 348 vorhanden ist, um
somit Daus der Gleichung (8) zu eliminieren.
Fig. 17 zeigt nun ein weiteres Ausrührungsbeispiel eines Systems, welches in Verbindung mit der
Meßeinrichtung zum Messen der Breite gemäß F i g. 12
und 13 verwendet werden kann, wobei dieses System eine Ausgangsgröße vorsieht, die sich direkt mit der
Breite des dielektrischen Streifens 300 ändert, wenn D
konstant ist. Fig. 17 zeigt zwei Paare an Sätzen von
Meß- und Vergleichskapazifäten 400 und 402. Jede Kapazität in dem Paar 400 ist eine Parallelschaltung der
jeweiligen Vergleichs- und Meßkapazitälen zwischen Masse und der Außenseite der elektrisch !eilenden
Elektroden in Fi g. 12 (d. h., die Elektroden 306 und 308 sind elektrisch verbunden und ebenso sind die
Elektroden 312 und 314 verbunden). Das Paar 400 ist an
eine Brücke 404 in einer Weise angeschlossen, so daß die Ausgangsgröße der Brücke 400, die in einem an den
Ausgang der Brücke 404 angeschlossenen Verstärker verstärkt wird, gleich der Größe Cn aus Gleichung (2)
ist. Das Paar 402, welches an die Elektroden 310 und 316 angeschlossen ist, ist auf der anderen Seile an eine
Brücke 408 angeschlossen, die ihrerseits an ihrem Ausgangsanschluß einen Verstärker 410 speist, so daß
man am Ausgang des Verstärkers 410 ein Signal erhall,
welches gleich der Größe Cr aus Gleichung (2) ist. Diese Signale werden differentiell in einem Verstärker 412
verbunden, um eine Ausgangsgröße zu erzeugen, die gleich (Cd-Cr) ist. Diese Ausgangsgröße aus dem
Verstärker 412 wird einer Teilerstufe 414 an einem Zähler-Eingang zugeführt. Der Nenner-Eingang der
Teilerslufe 414 ist an den Ausgang des Verstärkers 410 angeschlossen. Die Ausgangsgröße Ep der Teilerslufe
414 ist demzufolge
Ci + C,- C2
C1
Um nun Änderungen in dem Signal E0 aufgrund von
Änderungen in der Dicke t des dielektrischen Streifens 300 zu eliminieren, wird eine Inverterstufe 416 von der
Ausgangsgröße des Verstärkers 410 gespeist und die Inverterstufe 382 gibt ein Ausgangssignal ab, welches
gleich ist mit -4—. Ein Verstärker 418 mit der
Verstärkung lakik2 wird differentiell mit der Ausgangsgröße
der Inverterslufe 416 gespeist, und eine konstante Signalquelle 420, die durch den Ausdruck
gekennzeichnet ist, gibt ein Ausgangssignal ab. IaK1
welches gleich der Variablen t(ki — k2) ist. Einer
weiteren Teilerstufe 422 wird an einem Zähler-Eingang die Größe E1, zugeführt, und ebenso die Ausgangsgröße
des Verstärkers 418 wird einem Nenner-Eingang zugeführt. Die Ausgangsgröße aus der Teilerstufe 422
ist gleich -. Die Ausgangsgröße
der Teilerstufe 422 wird dann einem
Verstärker 424 eingespeist, und zwar als eine Eingangsgröße,
wobei eine konstante Signalgröße aus der
konstanten Signalquelle 426 differentiell einem zweiten Eingang des Verstärkers 424 zugeführt wird. Die
Ausgangsgröße ist dann ein Signal, welches gleich der Breite des dielektrischen Streifens 300 ist, nachdem die
Verstärkung des Verstärkers 424 und der Wert der
konstanten Größe aus 426 in geeigneter ^Weise
eingestellt wurden, wie dies an früherer Stelle für den Verstärker 386 und die konstante Signalquelle 390 in
F i g. 15 beschrieben wurde.
909 685/133
■10
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Kapazitätsmeßsonde zur Bestimmung der
Kapazität zwischen der Sonde und einem elektrisch leitenden Teil und zur Bestimmung des Abstands
zwischen der Sonde und dem elektrisch leitenden Teil unter Verwendung einer kapazitiven Meßeinrichtung
mit einer Vergleichskapazität, mit einer Wechselspannungsquelle zum Erregen der Meßeinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer elektrisch leitenden Hülse (12; 40; 102; 140;
196, 198; 192, 290; 234) eine scheibenförmige Meßelektrode (14; 44; 104; 120; 154;202; 282) an der
Stirnseite der Hülse und in axialem Abstand zu dieser eine gleichartig gestaltete Vergleichselektrode
(16; 44a; 122; 202; 284) angeordnet sind, daß sowohl die Meßelektrode als auch die VcrgJeiehselektrode
;in scheibenförmiges mittleres, elektrisch leitendes Teil (14-. 16; "50, 68: ItO; 126, 132: 50. 68:
164, 166; 230; 210, 216) aufweisen, welches umfangsmäßig von einem Dielektrikum (26; 56, 66;
108; 128,134; 160,162; 286,294) umgeben ist und mit
der Meßeinrichtung elektrisch verbunden ist.
2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Einrichtung (54,58,60,64; 106;
130, 136, 124; 168, 170) zum Haltern der Meß- und Vergleichselektroden ähnliche Abmaße aufweisen.
3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß di° Hinrichtung /um Haltern der Meßelektrode
und die Einrichtung zum Haltern der Vergleichseiektrode jus eint .n Material mit gleicher
Dielektrizitätskonstan\in bestehen.
4. Sonde nach einem c r vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse ein Zylinder ist und daß die Meß- und Vcrglcichselektrode
von einem dielektrischen Ring (26; 56, 66; 108; 128, 134; 160, 162; 286, 294) umschlossen sind,
der von einem elektrisch leitenden Ring (58,64; 106;
130,136; 170,168; 236, 232) umschlossen ist. und daß
der Umfang des dielektrischen Ringes im wesentlichen parallel zur inneren Wand des Gehäuses
verläuft und der elektrisch leitende Ring den Umfang des dielektrischen Ringes umgibt und
elektrischen Kontakt mit diesem und mit dem Gehäuse aufweist.
5 Sonde nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Be
standteile der Meßelektrode und der Vergleichs elektrode derart bemessen sind, daß Oleichheil in
der Kapazität /wischen Meßelektrode und Hülse und zwischen Abgleichelektrode und 1 lülsc besieht
b. Sonde nach Anspruch 4 und 5. dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Ringe (58. 64; 106; 130, 136; 168. 170; 236, 232) die
dielektrischen Ringe (26; 56, 66; 108; 128, 134; 160.
162; 286, 294) und die Elektroden aufeinander
abgestimmte Tempern turausdchniingskneffi/icni cn
aufweisen.
7. Sonde nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
zum Haltern der Meßelektrode und der Verglcichseleklrodc aus einer dielektrischen Scheibe
(160, 162; 228) besteht und daß die Mcßeicktrode
und die Vergleichselektrodc aus einem mitliefen Mctallniedcrschlag (164, 166; 230) auf der dielektrischen
Scheibe besteht, wobei die mittleren Melallniederschlägc
(164, 166; 230) längs einer zentralen Achse, die durch die Hülse verläuft, ausgerichtet
angeordnet sind.
8. Sonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch leitendes, mit einem
Metallniederschlag versehenes Band an der dielektrischen Scheibe angeordnet ist und den mittleren
Metallniederschlag(164,166; 230) umgibt.
9. Sonde nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere
nebeneinander angeordnete Meßelektroden (Fig. 13, 14, 15) und mehrere nebeneinander
angeordnete, gleichartig aufgebaute Vergleichselektroden (F ig. 13,14,15) aufweist.
10. Sonde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode (282) und die Vergleichselektroden (284) rechteckig ausgebildet und in einer
Hülse (290) mit rechteckigem Querschnitt angeordnet sind.
11. Sonde nach irgendeinem der vorangegangenen
Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Abschnitte der Meßelektroden und
der Vergleichselektroden so beschaffen sind, daß sie für Material aus der Umgebung der Sonde
undurchdringbar sind und dieses Material nicht absorbieren.
12. Sonde n-t-ch irgendeinem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse hermetisch abgedichtet ist.
13. Sonde nach Anspruch 12, dadurch gekenni <> zeichnet, daß die Mittel zum Abdichten der Hülse
einen Gehäusedecke! (228) umfassen, der sich über die freiliegende Fläche der Meßelektrode (230)
erstreckt.
14. Sonde nach einem der vorangegangenen r> Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische
Schaltungsanordnung (74—%; 150) zum Frrcgcn der Meß- und Vergleichselektroden mit nahe/u
gleichem Wechselspannungspr-ential und /um Erzeugen einer niedrigen Erequenzsignalkomponentc.
•in wobei die Signalkomponcnte kennzeichnend für die
Differenz im Ansprcchvcrhalten zwischen Meß- und Vergleichsclektroden entsprechend den Wechselspannungspoientialcn
ist. und durch eine Auswerte Schaltung (F e. 10. II. IS. Ib. l7)/ur Auswertung der
4Ί Differenz.
15. Sonde nach Anspruch 14. mit einer Diodenmatrix
für die gleichartige Erregung der Meß und Vergleichsclckirodcn. dadurch gekennzeichnet, daß
die Diodenmatrix in dem Raum /wischen Meßelek
Vi trode (120) und Vergleichselekirodc (122) angeordnet
ISl
Ib. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
dadurch gckcnn/cichnei. daß die Hülse (198) v«m
einem dielektrischen Abstandsieil (200) umgeben isi
i> und daß das Abslandsleil (200) von einer äußeren
leitenden Schichl (196) umgeben ist.
17 Sonde nach irgendeinem der vorangegunge
nen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeleklrodc (104) im Querst hnilt bogenförmig
r>() gestaltet ist.
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Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1577134A (en) * | 1976-03-19 | 1980-10-22 | Rca Corp | Capacitance distance control apparatus |
US4183060A (en) * | 1976-03-19 | 1980-01-08 | Rca Corporation | Capacitance distance sensor apparatus for video disc player/recorder |
US4158171A (en) * | 1977-09-14 | 1979-06-12 | Ade Corporation | Wafer edge detection system |
DE3134342A1 (de) * | 1981-08-31 | 1983-03-10 | Ingenieure Block + Seichter, 3000 Hannover | Elektronischer kapazitiver messkopf fuer distanzmessungen |
US4476430A (en) * | 1982-04-05 | 1984-10-09 | Wright Wade S | Non-contact sensor for determining moving flat steel strip shape profile |
US4502147A (en) * | 1982-08-09 | 1985-02-26 | Charles Lescrenier | Means for visually indicating an X-ray field |
US4539835A (en) * | 1983-10-28 | 1985-09-10 | Control Data Corporation | Calibration apparatus for capacitance height gauges |
US4538069A (en) * | 1983-10-28 | 1985-08-27 | Control Data Corporation | Capacitance height gage applied in reticle position detection system for electron beam lithography apparatus |
US4931962A (en) * | 1988-05-13 | 1990-06-05 | Ade Corporation | Fixture and nonrepeatable error compensation system |
US4918376A (en) * | 1989-03-07 | 1990-04-17 | Ade Corporation | A.C. capacitive gauging system |
US4958129A (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-18 | Ade Corporation | Prealigner probe |
US5102280A (en) * | 1989-03-07 | 1992-04-07 | Ade Corporation | Robot prealigner |
US5189376A (en) * | 1990-12-17 | 1993-02-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for the measurment of capacitance, with application to linear measurement of distance |
US5315259A (en) * | 1992-05-26 | 1994-05-24 | Universities Research Association, Inc. | Omnidirectional capacitive probe for gauge of having a sensing tip formed as a substantially complete sphere |
FR2705145B1 (fr) * | 1993-05-10 | 1995-08-04 | Exa Ingenierie | Dispositif de mesure de rectitude. |
US5537109A (en) * | 1993-05-28 | 1996-07-16 | General Scanning, Inc. | Capacitive transducing with feedback |
US5376890A (en) * | 1993-06-10 | 1994-12-27 | Memc Electronic Materials, Inc. | Capacitive distance measuring apparatus having liquid ground contact |
US5512836A (en) * | 1994-07-26 | 1996-04-30 | Chen; Zhenhai | Solid-state micro proximity sensor |
US5760593A (en) * | 1996-02-14 | 1998-06-02 | Bicc Public Limited Company | Gap measurement device |
US5788376A (en) * | 1996-07-01 | 1998-08-04 | General Motors Corporation | Temperature sensor |
US8791707B2 (en) * | 2010-07-19 | 2014-07-29 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Concentric coplanar capacitive sensor system with quantitative model |
AU2017221859B2 (en) | 2016-09-02 | 2022-05-19 | Preco Electronics, LLC | Monitoring and alert apparatus and methods for radome performance affected by dirt or debris |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2802178A (en) * | 1954-09-22 | 1957-08-06 | Gen Electric | Motion detecting device |
US3031617A (en) * | 1958-08-13 | 1962-04-24 | Donald R Paquette | Linear capacitive probe detecting device |
US3400331A (en) * | 1965-01-18 | 1968-09-03 | Pratt & Whitney Inc | Gaging device including a probe having a plurality of concentric and coextensive electrodes |
US3515987A (en) * | 1967-10-20 | 1970-06-02 | Avco Corp | Coplanar dielectric probe having means for minimizing capacitance from stray sources |
-
1970
- 1970-08-17 US US64240A patent/US3706919A/en not_active Expired - Lifetime
-
1971
- 1971-07-27 DE DE2137545A patent/DE2137545C3/de not_active Expired
- 1971-08-05 CA CA119,912A patent/CA961948A/en not_active Expired
- 1971-08-06 GB GB3699971A patent/GB1303229A/en not_active Expired
- 1971-08-16 SE SE7110383A patent/SE381739B/xx unknown
- 1971-08-16 FR FR7129876A patent/FR2104400A5/fr not_active Expired
- 1971-08-16 CH CH1201671A patent/CH544287A/fr not_active IP Right Cessation
- 1971-08-16 NL NL7111232A patent/NL7111232A/xx unknown
- 1971-08-16 SE SE7408764A patent/SE391394B/xx unknown
- 1971-08-16 BE BE771362A patent/BE771362A/xx unknown
- 1971-08-17 JP JP46062522A patent/JPS5125146B1/ja active Pending
Also Published As
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---|---|
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SE391394B (sv) | 1977-02-14 |
US3706919A (en) | 1972-12-19 |
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DE2137545B2 (de) | 1979-05-17 |
DE2137545A1 (de) | 1972-02-24 |
GB1303229A (de) | 1973-01-17 |
CH544287A (fr) | 1973-11-15 |
JPS5125146B1 (de) | 1976-07-29 |
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