Емкостный измеритель расстояния до заземленной поверхности

Емкостный измеритель расстояния до заземленной поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля расстояния до заземленной электропроводной поверхности. Цель изобретения - повышение точности. Для этого в измеритель введен второй источник 11 напряжения, трансформатор 13 и конденсатор 14, а емкостный датчик 1 выполнен в виде экранирующего электрода 2 и центрального электрода 3, расположенных в одной плоскости, что позволяет исключить влияние паразитной емкости. Выполнение по крайней мере одного из источников 4, 11 в виде емкостного измерителя расстояния до заземленной поверхности позволяет получить результат, соответствующий произведению или алгебраической сумме двух расстояний. 1 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21 ) 4433708/24-28 ,(22) 3).05.88 (46) 15.01.90. Бюл. Р 2 (71) Институт электродинамики

АН УССР (72) П.И.Бовшев. А.В.Красиленко, ; P С. Лежоев, С.В.Макаренко иА.И.Новик (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Патент CVlA М 4386312, кл. G 01 R 27/26, 1976.

Патент США - 4054833, кл. 0 01 R 11/52> 1975. (54) ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАССТОЯНИЯ

ДО ЗАЗИ1ЛЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ (57).Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля рас„„SU„, 5ea SS А (51) 5 G 01 В 7/00

2 стояния до заземленной электропроводной поверхности, Цель изобретения — повышение точности. Лля этого в измеритель введены второй источник 11 напряжения, трансформатор 13 и конденсатор 14, а емкостный датчик

1 выполнен в виде экранируюшего электрода 2 и центрального электрода 3,расположенных в одной плоскоСти, что позволяет исключить влияние паразитной емкости. Выполнение по крайней мере одного из источников 4, ll в виде емкостного измерителя расстояния до заземленной поверхности позволяет получить результат, соответству ющий произведению или алгебраической д

® сумме двух расстояний. 1 с., 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1536188

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля расстояния до заземленной электропроводной поверхности.

Цель изобретения — повышение точности за счет исключения влияния паразитной емкости датчика, а также

pBcBIHpQHHe функциональных возможностей за счет измерения произведения или алгебраической суммы двух расстояний.

ala чертеже представлена блок-схема измерителя. 15

Измеритель содержит емкостный датчик 1 с экранирующим электродом 2 и центральным электродом 3, источник

4 напряжения, коммутатор 5, конденсатор б, усилитель 7, фазочувствитель-2О ный детек rop 8, интегратор 9, коммутатор 10, источник 11 напряжения, генератор 1 2 импульсов, трансформатор

13, конденсатор 14 и шину 15 нулевого потенциала. 2S

Источник 4 напряжения подключен к первому информационному входу коммутатора 5, второй вход которого подключен к шине 15 нулевого потенциала. Выход коммутатора 5 через образцовый конденсатор б соединен с входом усилителя 7. Фазочувствительный детектор 8 и интегратор 9, подключенные к выходу усилителя 7, образуют систему ав гоматического урав- 35 навешивания. Информационные входы коммутатора 10 подключены соответ" ственно к выходам интегратора 9 и источила 11 напряжения. управляющие входы обоих коммутаторов и фазочувствительного детектора 8 подключены к выходу генератора 12 прямоугольных импульсов. Трансформатор 13 выполнен на ферромагнитном сердечнике (напри45 мер, на ферритовом кольце) ° его обмотки выполнены экранированным проводом, причем центральная жила провода выполняет функции вторичной обмотки, ее начало подключено к входу усилителя 7, а конец - к центральному электроду датчика 1 . Оплетка экранированного провода выполняет функции первичной обмотки: начало ее подключено к шине 15 (y входа усилителя 7), а конец соединен с экранирующпм глектродом 2 датчика 1 и через разделительный конденсатор 15 с выходом второго коммутатора 1 О, Измеритель работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 12 прямоугольных импульсов управляют работой коммутаторов 5 и 10 таким образом, что на их входах формируется переменное прямоугольное напряжение, амплитуда импульсов которого равна разности постоянных напряжений на входах коммутаторов 5 и 10.

Трансформатор 13 выполняет функции повторителя, одновременно формируя поверхность, эквипотенциапьно экранирующую вторичную обмотку трансформатора. Разделительный конденсатор 14 предотвращает насыщение сердечника трансформатора напряжения постоянным током. Система автоматического уравновешивания, образованная последовательно включенньпчи усилителем 7, фазочувстнительным детектором

8 и интегратором 9, приводит сигнал на входе усилителя 7 к нулю. При этом падение напряжения на образцовом конденсаторе 6 равно напряжению на выходе коммутатора 5, падение напряжения на емкостном датчике равно

ЭДС вторичной обмотки трансформатора 13, а токи через образцовый конденсатор 6 и датчик 1 равны между собой, Напряжение на выходе емкостного измерителя расстояния до заземленной поверхности

СО

Их=-U О+и х !С 29 где U, и И вЂ” напряжения на выходах источников 4 и 11 постоянного напряжения соответственно;

С вЂ” емкость образцового о конденсатора 6; (",„— рабочая емкос.ть датчика

Трансформатор 13 может быть выполнен не только с первичной обмоткой, совмещенной с оплеткой экрани" рованного провода вторичной обмотки, но также с отдельно выполненной обI маткой. Это может понадобиться при необходимости изменения коэффициента трансформации, когда количество витков в первичной обмотке должно отличаться от количества витков во вторичной обмотке. Таким образом, можно в широких пределах изменять чув

5 1 5361 ствительность измерительного преобразователя, поскольку в этом случае

U =ц — --"П„ и, с, Г ii

2 х где И, и И вЂ” числа витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора 13.

При последовательном соединении двух или нескольких емкостных измерителей расстояния до заземленной поверхности изменение отношения И„ /Ь; позволяет суммировать их входные сигналы с различными весами, 15

Последовательное соединение двух или большего числа измерителей расстояния до заземленной поверхности необходимо, например, в следуюших случаях. 20

1 . Измерение толщины проводящего покрытия или толщины ленты на про,одящей заземленной основе. При этом требуются два последовательно включенных измерителя расстояния, один 25 из которых измеряет расстояние до поверхности заземленной основы, а другой — до поверхности ленты или покрытия. Выходное напряжение цепи из двух измерителей оказывается пропорциональным разности двух расстояний, т.е. непосредственно толщине ленты или покрытия. Первый измеритель расстояния до заземленной поверхности при этом следует использовать в ка35 честве источника 11 напряжения второго измерителя расстояния, а полярность источников напряжения у этих измерителей должна быть различной, 2. Измерение расстояния до зазем40 ленной поверхности в условиях значительных изменений диэлектрической проницаемости среды и температурных деформаций объекта и датчика. Первый из двух измерителей расстояния до

45 заземленной поверхности используется в качестве источника 4 напряжения.

Сигнал на его выходе содержит информацию об изменяющихся характеристиках окружающей среды и соответст50 . вующим образом изменяет чувствительность второго измерителя расстояния до заземленной поверхности.

Формула изобретения

1. Емкостный измеритель расстояния до заземленной поверхности, со88

I держащий первый источник напряжени», два коммутатора, емкостный датчик, образцовый конденсатор, шину нулевого потенциала, усилитель „фазочувствительный детектор, выхоп которого через интегратор подк;почен к первому сигнальному входу первого коммутатора, выход первого источника напряжения подключен к первому сигнальному входу второго коммутатора, вь. *— ход которого через последовательно включенные образцовый конденсатор и усилитель подктпочен к сигнальному входу фазочувствительного детектора, 1 выход генератора импулъсов подключен к входам управления фазочувствительного детектора, первсго коммутатора и второго коммутатора, второй сигнальный вход которого подключен к шине нулевого потенциала о т л и— ч а юшийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены второй источник напряжения, разделительньпЪ коцценсатор и трансформатор, а емкостный датчик выполнен в виде центрального и экранирующего электродов, расположенных в одной плоскости, начало первич юй обмотки трансформатора подключено к экранирующему электроду емкостного датчика и через разделительный конденсатор к выходу первого ключа„ второй сигнальный вход которого подключен к выходу второго источника напряжения, шина нулевого потенциала подключена к концу первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого подключена между центральным электродом емкостного датчика и входом усилителя, 2. Измеритель по и, 1, о ° т л и чающийс я тем, что, с целью. расширения информационных воэмо>кностей за счет измерения произведения или алгебраической суммы двух расстояний, по крайней мере один иэ источников напряжения является емкостным измерителем расстояния до заземленной поверхности.

3. Измеритель по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что первичная обмотка трансформатора выполнена в виде оплетки, а вторичная обмотка — в виде центрального провода экранированного кабеля.