Емкостной преобразователь линейных перемещений

Емкостной преобразователь линейных перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность преобразования малых линейных перемещений при использовании емкостного преобразователя , представляющего собой сдвоенный геометрически симметричный перекрестный конденсатор. Емкостный преобразователь содержит две группы электродов, закрепленных на относительно подвижных основаниях . Каждая группа включает в себя два высокопотенциальных электрода, отделенных двумя параллельными изоляционными зазорами от размещенных между ними низкопотенциального прямоугольного электрода и пар расположенных компланарно с ними заземленных охранных электродов , причем низкопотенциальный электрод отделен от охранных электродов дополнительными параллельными изоляционными зазорами, перпендикулярными первым двум зазорам. Остальные участки поверхности оснований выполнены с экранирующими металлическими покрытиями. При смещении одного диэлектрического основания с электродами относительно другого на выходе преобразователя формируется сигнал, пропорциональный разности емкостей между высокопотенциальными электродами, размещенными на одном основании, и низкопотенциальным электродом, размещенным на другом основании. 3 ил. (Л o СП о 00 со О5 Фиг. 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G Ol В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К

Сл

СР

С Р (:Ь

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3863859/25-28 (22) 09.01.85 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (72) Ю. П. Семенов и О. А. Шведов (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Дж. Габер.Датчики смещения и приводы для управления сегментированным главным зеркалом. — Оптические и инфракрасные телескопы 90-х годов. Под ред. А. Хьюнта. М.: Мир, 1983, с. 36 — 51.

Авторское свидетельство СССР № 989318, кл. G 01 В 7/08, 1981. (54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность преобразования малых лиыейных перемещений при использовании емкостного преобразователя, представляющего собой сдвоенный геометрически симметричный перекрестный конденсатор. Емкостный преобразователь содержит две группы электродов, зак„„SU„„1250836 А1 репленных на относительно подвижных основаниях. Каждая группа включает в себя два высокопотенциальных электрода, отделенных двумя параллельным и изоляционными зазорами от размещенных между ними низкопотенциального прямоугольного электрода и пар расположенных компланарно с ними заземленных охранных электродов, причем низкопотенциальный электрод отделен от охранных электродов дополнительными параллельными изоляционными зазорами, перпендикулярными первым двум зазорам. Остальные участки поверхности оснований выполнены с экранирующими металлическими покрытиями. При смещении одного диэлектрического основания с электродами относительно другого на выходе преобразователя формируется сигнал, пропорциональный разности емкостей между высокопотенциальными электродами, размещенными на одном основании, и низкопотенциальным электродом, размещенным на другом основании. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изменения малых линейных перемещений с высокой точностью, например для измерения взаимного положения сегментирова нных участков зеркал телескопов наземного или космического базирования.

Целью изобретения является повышение точности преобразования линейных перемещений путем улучшения стабильности характеристики преобразования благодаря исключению влияния механических контактов между конструктивными леталями емкостного преобразователя и Обеспечению его нечувствительности к изменению поверхностных свойств электродов и к их температурным изменениям.

На фиг. 1 изображена конструкция емкостного преобразователя; на фиг. 2 -- расположение емкостного преобразователя на контролируемом об.ьекте; на фиг. 3 — упрощенная схема подключения электродов ире- 20 обраэователя к блокам питания и обработки сигналов.

Емкостный преобразователь линейных перемещений содержит два относительно под>вижных диэлектрических основания 1 и 2, на которых методом металлиэации нанесены зеркально симметрично группы электродов. Группа электродов на кажлом основании содержит два высокопотенциальных электрода, например 3 и 4 на основании 2, которые отделены лвумя узкими параллель- З0 ными изоляционными зазорам и от размещенного между ними низкопотенциал:.ного прямоугольного электрола 5. Эти же зазоры отделяют высокопотенциальные электролы 3 и 4 от расположенных с ними компланарно двух пар 6 и? заземленных охранных элек- >5 тродов, которые отделены от низкоиотенциального электрода 5 двумя дополнительными параллельными изоляционными зазорами, перпендикулярными первым двум зазорам. Остальные участки поверхности обо- 4о их оснований 1 и 2 выполнены с экранирующими (заземленными) металлическими покрытиями 8 и 9 соответственно. Электроды преобразователя снабжены электрическими выводами: 10 — 11 и 12 — 13 для высокопотенциальных электролов, размещенных на 45 основаниях l и 2 соответственно, и выводами 14 — 15 для низкопотенциальных электродов. Емкостный преобразователь крепит-. ся на контролируемом объекте так, чтобы поверхности измерительных электродов 3, 4 и 5 на его диэлектрическом основании 2 и соответствующие измерительные электролы 16 — 18 на его основании i были взаимно параллельны и противолежали друг другу в исходном состоянии, а соответствующие изоляционные зазоры также располагались взаимно параллельно. Источник 19 питания переменного тока подключается через трансформатор 20 с заземленным средним

ОтВОдОм (>т t > >> Bl >>l>!!÷è(>Й Обм(>тки к Bhlc(>коиотеициальнь>м элсктрг>лам 16 и 17 преобразователя. При этом ни;>коиотенциальиый электрол 18 и высокоиотенциальные электролы 2 и 4 заземлены, а иизкоитенциальный электрол 5 соелииен через промежуточный усилитель 2! с фаэо >увствительным усилителем 22, на выхоле которого формируется информативный сигнал в функции относительного смещения ребер 23 и 24 объекта контроля в направлении Х.

Емкостный преобразователь работает слелующим образом.

При отсутствии относительного смещения оснований 1 и 2 емкостного преобразователя, устанавливаемых в процессе измерения на контролируемом объекте, емкости С и С между электродами 16 — 5 и 17—

5 определяются соответственно следующими математическими выражениями. где L-- ллина ниэкопотенциальных электрс>лов по оси Х;

8,-- относительная диэлектрическая проницаемость среды между электролами;

Е, -- диэлектрическая проницаемость вакуума.

При этом ширина Ъ„низкопотенциальных электродов (no оси Y), ширина b высокопотеициальных электродов и расстояние d no оси 7. между поверхностями электродов должны удовлетворять следующему. условию:

Ь >be>4d, (2) а ширина g изоляционных зазоров, должна быть выбрана иэ условия (3)

В результате, при смещении по оси Х одной части контролируемого объекта (ребро 23) относительно другои (ребра 24) одна из емкостей увеличивается, а другая уменьшается, благодаря чему на выходе емкостного преобразователя формируется выходной сигнал U», пропорциональный разности емкостей С» и С (4)

Благодаря тому, что емкостный преобразователь, являясь сдвоенным геометрически симметричным перекрестным конденсатором (в его дифференциальном исполнении), обладает в соответствии с теоремой

Томпсона-Лэмпарда свойством независимости каждой из перекрестных емкостей от формы и размеров поперечного сечения конденсатора, достигается повышение точности преобразования перемещения по одной

125083() Формг/ли изобретеиия

Составитель С. Скрипник

Редактор Т. Парфено ва Техред И. Верее Корректор М. Макснмншннен

3а к аз 4398/34 Тираж 670 . Подннсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР оо делам изобретений н . открытий

1) 3038, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП еПатеятв, г. Ужгород. ул. Проектная. 4 з координатной оси при независимости результатов измерения от перемеп1ений по другим координатным осям.

Емкостиый преобразователь линейных перемещений, содержащий два относительно подвижных основания, на обращенных одна к другой поверхностях которых размещены зеркально симметрично группы электродов, отличающийся тем, что, с пелью повышения точности преобразования, группа электродов на каждом основании содержит два высокопотенниальных электрода, - отделенных двумя параллельнымн изолянионными зазорами от размещенных между ними низкопотенииального прямоугольного

5 электрода и пар расположенных компланарно с ними заземленных охранных электродов, низкопотенциальный электрод отделен от охранных электродов дополнительными параллельными изоляционными зазорами, а

10 остальные участки поверхности оснований выполнены с экранируюшими металлическими покрытиями.