Емкостно-электронный преобразователь для контроля плоскостности

 

1. ЕЖОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ , содержащий измерительные электроды , концентрически располагаемые в одной плоскости над контролируемой поверхностью и выполненные из отдельных элементов, образующих радиальные ряды с одинаковым количеством элементов в каждом ряду, схему изме рения и коммутатор с двумя переключателями , отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и чувствительности преобразователя , он снабжен измерительными и опорными диодно-резисторными цепями, анодь диодов которых объединены , точки соединения резисторов и катодов диодов измерительных диодно-резисторных цепей подключены к выводам измерительных электродов соединительным кабелем, к выводам которого , подключены свободные выводы резисторов , делителями напряжения, выходы которых соединены с неподвижными жонтактами переключателей комму- . татора, входы подключены к свободным выводам соединительного кабеля,. -v---.,. а схема измерения выполнена в виде опорного делителя напряжения, образованного резисторами опорной диоднорезисторной цепи, первого и второго фильтров низких частот, входы которых подключены соответственно к подвижному контакту первого переключателя и выходу опорного делителя напряжения, сумматора, прямой и инверсный входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго фильтров низких частот, схемы сравнения, инвертирунщий вход которой подключен к выходу сумматора , а выход соединен с выходной щиной преобразователя, генератора импульсов, электронного ключа, вход (Л которого подключен к выходу генератора импульсов, выход соединен с анодами диодов диодно-резисторных цепей, а шина питания электронного ключа соединена с ыходом схемы срав- t нения, дополнительных делителей напряжения, входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а выходы соединены с неподвижными контакт;ами второго переключателя коммутатора, причем подвижньй контакт второго переключателя соединен с неимвертирующим входом схемы сравнения и механически связан с подвижным контактом первого переключателя коммутатора. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что он -, снабжен охранным электродом, установленным в одной плоскости с измерительными электродами и выполненным в виде решетки, в отверстиях которой размещены измерительные электро-, ды, дополнительной диодно-резистор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (49) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

=. 1 щ з TT g э и i

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3578743/18-28 (22) 11.04.83 (46) 07.04.85. Бюл. У 13 (72) Ю.M. Гусев и M.M. Сиразетдинов (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 453558, кл. G 01 В 7/08, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 815476, кл. С 01 В 7/08, 1981 (прототип) . (54) (53) 1. ЕМКОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ, содержащий измерительные электроды, концентрически располагаемые в одной плоскости над контролируемой поверхностью и выполненные из отдельных элементов, образующих радиальные ряды с одинаковым количеством элементов в каждом ряду, схему измерения и коммутатор с двумя переключателями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и чувствительности преобразователя, оН снабжен измерительными и опорными диодно-резисторными цепями, аноды диодов которых объединены, точки соединения резисторов и катодов диодов измерительных диодно-резисторных цепей подключены к выводам измерительных электродов соединительным кабелем, к выводам которого, подключены свободные выводы резисторов, делителями напряжения, выходы которых соединены с неподвижными >контактами переключателей коммутатора, входы подключены к свободным выводам соединительного кабеля,, 4(5ц G 01 В 7/08", С 01 В.7/28 а схема измерения выполнена в виде опорного делитепя напряжения, образованного резисторами опорной диоднорезисторной цепи, первого и второго фильтров низких частот, входы которых подключены соответственно к подвижному контакту первого переключателя и выходу опорного делителя напряжения, сумматора, прямой и инверсный входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго фильтров низких частот, схемы сравнения, инвертирующий вход которой подключен к выходу сумматора, а выход соединен с выходной шиной преобразователя, генератора импульсов, электронного ключа, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход соединен с анодами диодов диодно-резисторных цепей, а шина питания электронного ключа соединена с ыходом схемы сравнения, дополнительных делителей ! напряжения, входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а выходы соединены с неподвижными

t контактами второго переключателя коммутатора, причем подвижньй контакт второго переключателя соединен с неинвертирукицим входом схемы сравнения и механически связан а подвиж-! ным контактом первого переключателя коммутатора.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что он снабжен охранным электродом, установленным в одной плоскости с измерительными электродами и выполненным

i в виде решетки, в отверстиях которой размещены измерительные электро-; ды, дополнительной диодно-резисторной цепью, анод диода которой подключен к выходу электронного клю" ча, катод через резистор соединен

f 149121 с общей шиной, а. к точке соединения резистора и катода диода подключен вывод охранного электрода.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению неэлектрических .величин электрическими методами, и предназначено для контроля плоскостнос- 5 ти.

Целью изобретения является повышение точности контроля и чувствительности преобразователя.

На чертеже изображена блок-схема 10 предлагаемого устройства.

Емкостно-электронный преобразователь для контроля плоскости содержит схему 1 измерения, состоящую из генератора 2 импульсов, элек- 15 тронного ключа 3, вход которого подключей к выходу генератора 2 импульсов, первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, сумМатора 6, прямой и инверсный входы 20 которого подключены соответственно к выходам первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, схему

7 сравнения, инвертирующий вход ко-торой подключен к выходу сумматора 25, 6, а выход соединен с шиной питания электронного ключа 3 и выходной шиной схемы 1 измерения.

Устройство содержит также измерительные электроды 8, диэлектрическое основание 9, на котором в одной плоскости установлены измерительные электроды, охранный электрод

10; выполненный в виде решетки, в отверстиях которой установлены из35 мерительные электроды 8, рабочая поверхность электродов покрыта слоем диэлектрика 11, диоды 12 и резисторы 13 измерительных диодно-резисторнык цепей, к точкам соединения

Ю которых подключены выводы измерительных электродов 8, а к топке соединения катода диода 14 и резистора 15 дополнительной диодно-резис45 торной цепи подключен вывод охранного электрода 1О, соединительный кабель 16, подключающий выход электронного ключа 3 схемы 1 измерения к объединенным анодам диодов 12 и диода 14, делители 17 напряжения, входы которых через соединительный кабель 16 связаны со свободными выводами резисторов 13. Коммутатор состоит из двух переключателей

18 и 19. Неподвижные контакты первого переключателя 18 соединены с выходами делителя 17 напряжения.

Подвижный контакт второго переклю-. чателя 19 механически сязан с подвижным контактом первого переключателя 18, соединенным с входом первого фильтра 4 низких частот схемы 1 измерения. Неподвижные контакты второго переключателя 19 и выходы дополнительных делителей 20 напряжения соединены, а входы дополнительных делителей 20 напряжения подключены к источнику опорного напряжения. Подвижный контакт второго переключателя 19 подключены к неинвертирующему входу схемы 7 сравнения схемы 1 измерения. Опорная диодно-резисторая цепь, состоящая из диода 21 и резисторов 22 и 23 и образующая опорный делитель напряжения, подключена к выходу электронного ключа 3 схемы 1 измерения.

Выход опорного делителя напряжения соединен с входом второго фильтра

5 низких частот схемы 1 измерения.

Преобразователь работает следующим образом.

Измерительные .электроды 8 запитываются прямоугольными импульсами напряжения с выхода электронного ключа 3 через диоды 12 измерительных диодно-резисторных цепей. При этом в точках соединения катодов диодов

12 и резисторов 13 с выводами измерительных электродов 8 формируются импульсы напряжения с. длительностью:

I спада, определяемой постоянной времени разрядной цепи конденсатора, образованного измерительными элек3 1149 тродами 8 и измеряемой плоской металлической поверхностью.

В точке соединения резисторов 22 и 23 опорной диодно-резисторной цепи

5 формируются прямоугольные импульсы напряжения.

В зависимости от положения первого переключателя 18 и второго переключателя 19 на.вход первого фильтра 4 низких частот подается импульсное напряжение с выхода одного из делителей 17 напряжения, а на неинвертирующий вход схемы 7 сравнения— постоянное напряжение с соответствующего дополнительного делителя 20 напряжения. На -выходах первого фильт- . ра 4 и второго фильтра 5 низких частот формируются напряжения, пропорциональные средним значениям импульсных напряжений, снимаемых соответственно с выхода делителей 17 напряжения, подключенных к входу фильт ра 4 низких частот и опорного дели- . теля напряжения на резисторах 22 и 23. На выходе сумматора 6 формируется напряжение, функционально связанное с величиной измеряемого зазора между измеряемой плоской металлической поверхностью н изме30 рительными. электродами S, измерительная диодно-резисторная цепь каждого из которых подключена к входу первого фильтра 4 низких частот.

Выходное напряжение схемы измерения преобразователя линейно зависит от величины зазора между измерительным электродом и измеряемой плоской металлической поверхностью.

Последовательно опрашивая с помощью коммутатора измерительные электроды 8, измеряют отклонения от плоскостности металлической поверхности. Параметры донолнительной диодно-резисторной цепи, состоящей из диода 14 и резистора 15, вы- 5 бирают таким образом, чтобы форма и величина напряжения на измерйтельных электродах 8 и охранном электроде 10 были одинаковыми.

Это позволяет получить однород50 ность электрического поля в зазоре!

21 4 между измерительными электродами

8 и измеряемой плоской металлической поверхностью, повышающую линейность зависимости выходного напряжения преобразователя от величины зазора.

Настройка емкостно-электронного преобразователя осуществляется следующим образом.

Отключением инвертирующего входа схемы 7 сравнения от сумматора 6 устанавливают на выходе схемы 7 сравнения максимальное положительное напряжение, которое подается на шину питания электронного ключа 3. Затем удаляют измерительные электроды 8 на достаточно большое расстояние от эталонной плоской металличес.кой поверхности, при котором можно принять величину зазора между измерительными электродами 8 и эталонной плоской металлической поверхностью равной бесконечности. Последовательно подключая цепи измерительных электродов 8 с помощью коммутатора, добиваются отсутствия напряжения на выходе сумматора 6 изменением коэффициентов передачи делителей 17 напряжения. Отсутствие напряжения на выходе сумматора 6 свидетельствует о равновесии импульсных мостов схем, образованных опорной диодно-резисторной цепью с каждой из измерительных диодно-резисторных цепей. После этого соединяют инвертирующий вход схемы 7 сравнения с выходом сумматора 6, устанавливают измерительные электроды на эталонной плоской металлической поверхности и, изменяя коэффициенты передачи делителей 20 напряжения и контролируя выходное напряжение преобразователя, компенсируют неидентичность параметров измерительных диодно-резисториых цепей и геометрических размеров измерительных электродов 8. Для каждого положения коммутатора устанавливается оптимальный коэффициент передачи, что позволяет получить одинаковую чувствительность преобразователя к величине измеряемого зазора для всех измерительных электродов 8.

1149121

Составитель В.Мамонтов

Техред А.Бабинец Корректор М.Максимишинец

Редактор О. Ррковецкая г

Заказ 1863/28

Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал IIHII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4