RU1803718C - Capacitive displacement transducer - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной техника Ц$льизобретени -расширение диапазона измерени  емкостного преобразовател  перемещений , содержащего потенциальный, экранирующий и токовый электроды. Экранирующий электрод выполнен в виде металлической или металлизированной диэлектрической ленты с прозрачными дл  электрического пол  окнами, площадь каждого из которых измен етс  в направлении продольной оси преобразовател . Потенциальный и токовый электроды выполнены идентично состо щими каждый из двух секций , которые образуют попарно конденсаторы посто нной и переменной емкости, благодар  чему, может быть реализован логометрический метод преобразовани  выходного сигнала преобразовател . 2 з,п.ф-лы, б ил.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a widening of the measuring range of a capacitive displacement transducer containing potential, shielding, and current electrodes. The shielding electrode is made in the form of a metal or metallized dielectric tape with windows transparent to the electric floor, the area of each of which changes in the direction of the longitudinal axis of the converter. The potential and current electrodes are made identical each of the two sections, which form a pair of capacitors of constant and variable capacitance, due to which, a ratiometric method of converting the output signal of the converter can be implemented. 2 s, par. F-ly, b ill.

Description

(Л(L

СWITH

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных перемещений и рассто ний .The invention relates to measuring technique and can be used to measure linear displacements and distances.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерени .The purpose of the invention is to expand the measuring range.

На фиг. 1 изображен продольный разрез емкостного преобразовател  перемещени ; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - пластины потенциального и токового электродов; на фиг.5 - экранирующий электрод на основе ленты из диэлектрического материала; на фиг.6 - то же в виде металлической ленты.In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a capacitive displacement transducer; figure 2 is a section aa in figure 1; in Fig.3 is a view of BB in Fig.1; figure 4 - plate potential and current electrodes; figure 5 - shielding electrode based on a tape of a dielectric material; figure 6 is the same in the form of a metal tape.

В соответствии с чертежом емкостный преобразователь перемещени  содержит потенциальный 1, токовый 2 и секционированный экранирующий 3 электроды (фиг.1), Секции экранирующего электрода электрически соединены между собой и с общейIn accordance with the drawing, the capacitive displacement transducer contains a potential 1, current 2 and sectioned shielding 3 electrodes (Fig. 1), sections of the shielding electrode are electrically connected to each other and to a common

точкой 4. Потенциальный и токовый 2 электроды выполнены одинаково в виде провод щих пластин 5 и 6, расположенных на диэлектрической пластине в одной плоскости с зазором 7 между ними (фиг.З и 4). Эти электроды жестко соединены между собой подобно вертикальной проекции относительно друг друга. Экранирующий 3 электрод выполнен с возможностью перемещени  в виде ленты, размеченной на экранирующие секции 8, представл ющие собой участки одинаковой конфигурации и одинаковой продольной длины (фиг.З). Каждый участок имеет прозрачное дл  электрического пол  окно 9, площадь которого различна дл  каждого участка и измен етс  от участка к участку пропорционально увеличению длины ленты П, где п - количество , а 1 - длина секций. Пластины потенциального и токового электродов имеютpoint 4. Potential and current 2 electrodes are made equally in the form of conductive plates 5 and 6 located on the dielectric plate in the same plane with a gap 7 between them (Figs. 3 and 4). These electrodes are rigidly interconnected like a vertical projection relative to each other. The shielding electrode 3 is movable in the form of a tape marked on the shielding sections 8, which are sections of the same configuration and the same longitudinal length (Fig. 3). Each section has a window 9 transparent to the electric field, the area of which is different for each section and varies from section to section in proportion to the increase in the length of the tape P, where n is the number and 1 is the length of the sections. Plates of potential and current electrodes have

ЈЈ

0000

о ы -чoh s

0000

длину (пласт., кратную длине секции (фи г. 4).length (plast., a multiple of the length of the section (fi g. 4).

пласт ID , где m 1... - целое число.layer ID, where m 1 ... is an integer.

Пластины 5 и б потенциального 1 электрода электрически соединены между собой и образуют рабочий конденса- тор относительно одной пластины 5 токового электрода 2, и образцовый конденсатор относительно другой пластины 6 (фиг.2). Поверхность ленты 3 параллельна поверхности пластин электродов. Окна 9 расположены между пластинами 6 рабочего конденсатора (фиг.2 и 3).The plates 5 and b of the potential 1 electrode are electrically interconnected and form a working capacitor relative to one plate 5 of the current electrode 2, and an exemplary capacitor relative to the other plate 6 (Fig. 2). The surface of the tape 3 is parallel to the surface of the electrode plates. Windows 9 are located between the plates 6 of the working capacitor (Fig.2 and 3).

Вариантами исполнени  зкранирующе- го электрода могут служить два технических решени . Одно (фиг,5) заключаетс  в том, что лента экранирующего электрода выполнена из диэлектрического материала, а экранирующие участки 10 выполнены в виде аппликации из проводл дего материала, наложенного на поверхность участков ленты, при этом ширина ленты соизмерима с общей шириной потенциального и токового электродов. Другое (фиг.б) - в том, что лента 3 экранирующего электрода выполнена электропровод щей, а участки 9, прозрачные дл  электрического пол , выполнены в виде сквозных просечек поверхности ленты , при этом ширина ленты соизмерима с шириной одной пластины потенциального и токового электродов, образующих рабочий конденсатор.Variants of the shielding electrode can be two technical solutions. One (FIG. 5) is that the shield electrode tape is made of dielectric material, and the shield sections 10 are made in the form of an application of conductive material superimposed on the surface of the tape sections, while the tape width is comparable with the total width of the potential and current electrodes . Another (figb) is that the tape 3 of the shielding electrode is electrically conductive, and the sections 9 transparent to the electric floor are made in the form of through cuts in the surface of the tape, the width of the tape being comparable with the width of one plate of the potential and current electrodes, forming a working capacitor.

Емкостный преобразователь перемещений .работает следующим образом,Capacitive displacement transducer. Works as follows,

При движении экранирующего электрода 3 в зазоре между потенциальным 1 и токовыми электродами, на токовых 2 электро- дах создаетс  напр жение, завис щее от напр жени  на потенциальном электроде 1, площади электродов, рассто нии между ними , диэлектрической проницаемости среды и площади окна 9 (дл  рабочего конденсатора ). Так как все перечисленные факторы вли ют одинаковым образом на величины рабочего и образцового конденсаторов, выходное напр жение датчика оказываетс  завис щим только от площаи окна 8 участка 9, экранирующего электрода 3, который в данный момент находитс  в зазоре между потенциальным 1 и токозым 2 эл ктродами. Так как ширина окна 8 на экранирующем электроде 3 выбираетс  шире пластин 5 и 6 потенциального и токового электродов, образующих рабочий конденсатор, она не вли-  ет на величину полезного сигнала, и сигнал однозначно определ етс  лишь длиной окна 8 экранирующего электрода 3. При современной технологической оснастке длина When the shielding electrode 3 moves in the gap between the potential 1 and current electrodes, a voltage is generated at the current 2 electrodes, depending on the voltage on the potential electrode 1, the area of the electrodes, the distance between them, the dielectric constant of the medium and the area of the window 9 ( for working capacitor). Since all of the above factors affect the values of the working and reference capacitors in the same way, the output voltage of the sensor depends only on the area of the window 8 of section 9, the shielding electrode 3, which is currently in the gap between the potential 1 and current 2 electrodes . Since the width of the window 8 on the shielding electrode 3 is chosen wider than the plates 5 and 6 of the potential and current electrodes forming the working capacitor, it does not affect the value of the useful signal, and the signal is uniquely determined only by the length of the window 8 of the shielding electrode 3. With modern technological snap length

окна на каждой секций 9 электрода 3 может быть выполнена с весьма высокой точностью , что обеспечивает соответственно высокую точность рассматриваемого емкостного преобразовател  перемещений. Дл  самого распространенного случа , когда требуетс  линейна  зависимость выходного сигнала от перемещени  на одном конце экранирующего электрода длина окна минимальна (может быть равна нулю), на другом конце максимальна (например, занимает всю длину секции) и при перемещении (фиг.б, 6) от одной секции 9 к другой происходит равномерное увеличение длины окна (фиг. 1, 3, 5, 6), а следовательно, увеличение выходного сигнала.The windows on each section 9 of the electrode 3 can be made with very high accuracy, which ensures correspondingly high accuracy of the capacitive displacement transducer in question. For the most common case, when a linear dependence of the output signal on the movement at one end of the shielding electrode is required, the window length is minimal (can be zero), at the other end it is maximum (for example, it takes the entire length of the section) and when moving (Fig. 6, b) from one section 9 to another there is a uniform increase in the length of the window (Fig. 1, 3, 5, 6), and therefore, an increase in the output signal.

Формул а.изобретени Formulas A. Inventions

Claims (3)

1. Емкостный преобразователь перемещений , содержащий неподвижные размещенные в двух параллельных плоскост х и выполненные идентично потенциальный и токовый электроды, а также установленный в зазоре между ними с возможностью плоскопараллельного перемещени  в направлении продольной оси преобразовател  секционированный экранирующий электрод, секции которого образованы электропроводными участками, электрическими соединенными между собой, и электрически прозрачными окнами, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измерени , окна в секци х экранирующего электрода выполнены со ступенчатыми приращени ми их размера в направлении продольной оси преобразовател , имеющими одинаковую величину и знак, потенциальный и токовый электроды выполнены каждый из двух секций, которые образуют по.парно конденсаторы посто нной и переменной емкости, электрически прозрачные окна в экранирующем электроде расположены в зазоре конденсатора переменной емкости, а длина секций токового и потенциального электродов кратна длине одной секции экранирующего электрода.1. A capacitive displacement transducer comprising stationary placed in two parallel planes and made identical potential and current electrodes, as well as a sectioned shielding electrode installed in the gap between them with the possibility of plane-parallel movement in the direction of the longitudinal axis of the transducer, the sections of which are formed by electrically conductive sections electrically connected between themselves and electrically transparent windows, characterized in that, in order to expand the measurement range The windows in the sections of the shielding electrode are made with incremental increments of their size in the direction of the longitudinal axis of the transducer, having the same size and sign, the potential and current electrodes are each of two sections, which form a pair of constant and variable capacitors, electrically transparent windows in the shielding electrode are located in the gap of the capacitor of variable capacitance, and the length of the sections of the current and potential electrodes is a multiple of the length of one section of the shielding electrode. 2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что экранирующий электрод выполнен в виде диэлектрической ленты, имеющей электропровод щее покрытие с окнами с нем, а ширина ленты равна суммарной ширине электродов конденсаторов посто нной и переменной емкости.2. The converter according to claim 1, with the fact that the shielding electrode is made in the form of a dielectric tape having an electrically conductive coating with windows with it, and the tape width is equal to the total width of the electrodes of the capacitors constant and variable capacity. 3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что экранирующий электрод выполнен в виде электропровод щей пластины с окнами в виде сквозных отверстий в ней, ширина которой равна ширине электродов конденсатора переменной емкости.3. The converter according to claim 1, with the fact that the shielding electrode is made in the form of an electrically conductive plate with windows in the form of through holes in it, the width of which is equal to the width of the electrodes of a capacitor of variable capacitance. 33 LL 10 г10 g bg....,Y--------гbg ...., Y -------- g , S, S SS II ae-Эae-e Фи&бFi & b