Емкостный преобразователь перемещения

 

Союз Советскии

Социапистическни рес убпии ц926527

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное K авт. свид-ву(22)Заявлено 01.11.79 (21) 28366 "О/25 28 с присоединением заявки,% (23) Приоритет(51)М. Кл.

G 01 В 7/30

G 01 В.7/08 тееуюрстекииый комитет

СССР ао лелем изаоретеиий и открытий (53) У@К 621 ° 317. ..

39:531 1< (088. 8) Опубликовано 07. 05. 82. Бюллетень р т 17

Дата опубликования описания 07.05.82

В.С.Иванов (72) Автор изобретения

g ,. ) кого-- . .". "-,.4

Я,. = л;. - ..

Куйбышевский филиал Всесоюзного институ по проектированию организации энергетич строительства "Оргэнергострой" (71) Заявитель (541 ЕИКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕИЕЦЕНИЯ

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для высокоточного измерения угловых перемещений.

Известны емкостные преобразовате5 ли угловых перемещений, принцип действия которых основан на зависимости емкости конденсатора от площади перекрытия пластин подвижного и неподвижного электродов

Однако емкостные преобразователи угловых перемещений имеют ряд существенных недостатков, снижающих их точность и надежность. Это большие дополнительные погрешности при изменении внешних факторов, в особенности температуры, а также самопроизвольный дрейф параметров, резко снижающий точность при продолжи1 тельных измерениях без промежуточной корректировки и подстройки преобразователей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является емкостный преобразователь перемещения, со держащий группу параллельно расположенных N относительно подвижных ос" н новных электродов, установленных со взаимным эталонным смещением, группу относительно подвижных дополнитель". ных электродов и кинематическую связь для соединения основных и допол нитепьных подвижных электродов с контролируемым объектом в процессе измен рения (2) .

Диапазон измеряемых перемещений с помощью. преобразователей данного типа невелик, так как при увеличении зазора между электродами резко падает чувствительность преобразователей, а следовательно, снижается точность измерения. Кроме того, известные преобразователи не могут быть непосредственно использованы для измерения угловых перемещений.

Цель изобретения - измерение угловых перемещений.

92652 7

15

45

Кривая функциональной зависимости выходного сигнала преобразователя от перемещения с достаточной точностью может быть представлена некоторым числом отрезков прямых вида = а„А,+ bi, при i =12,...,n, где n - число отрезков аппроксимации, у - выходной электрический сигнал, - - измеряемое угловое перемещение, 50 (1) 55

Поставленная цель достигается тем, что электроды выполнены в виде. полукруглых пла стин, основные подвижные электроды установлены по обе стороны от основного неподвижного электрода на равном расстоянии от него, а кинематическая связь выполнена в виде редуктора.

На чертеже представлен преобразо- ватель, общий вид.

Емкостный преобразователь перемещений содержит основной вал 1, соединяемый в процессе измерения с объектом, с установленными на нем параллельно друг другу основными подвижными электродами 2 и 3, выполненными в виде полукру глых пластин. Пластины основных подвижных электродов 2 и 3 размещены по обе стороны и на равном расстоян 1 от идентичной им пластины основного неподвижного электрода 4, и смещены одна относительно другой на постоянный угол 8 (эталонное смещение) .

Параллельно группе основных относительно подвижных электродов 2-4 размещена группа дополнительных относитель подвижных электродов 5 и 6, пластины которых идентичны пластинам основных электродов. Пластина под- З0 вижного электрода 5 установлена на дополнительном валу 7, кинематически связанным с валом 1 через редуктор 8.

Принцип действия преобразователя заключается в следующем.

При повороте основного вала 1 изменяется в определенном соотношении площадь перекрытия пар основных электродов 2-4 и дополнительных gp электродов 5 и 6. Пропорционально изменению площади перекрытия изменяется емкость конденсаторов, образованных данными электродами. а;, Ь„- коэфФициенты функции преобразования, определяемые физическими параметрами преобразователя и являющиеся случайными фцнкциями времени.

Изменение коэффциентов а:, Ь под влиянием внешних мешающих факторов, а также следствие временного дрейфа параметров преобразователя являются источниками погрешностей измерения угловых перемещений.

Для исключения влияния нестабильности указанных коэффициентов, а также их значений на точность измерения проводится три такта измерения углового перемещения, в процессе которых к измерительной схеме устройства в любой последовательности подключаются следующие пары электродов емкостного преобразователя: 2-3, 3-4, 5-6. При этом сигналы на выходе измерительного устройства связаны с измеряемым угловым перемещением 4- соответственно зависимостями у, = azJ +Ьi у — — а „(4 8 )+ Ь1, (2) у = аk4 + Ь где к — постоянное передаточное отношение редуктора.

Из (2) находим ъ -Ф 8 у -у к — 1 (3) Как видно из (3), нестабильные коэффициенты а, Ь! не входят в конечное выражение для измеряемого углового перемещения, т.е. на результат измерения не влияют ни мультипликативная составляющая погрешности, определяемая коэффициент ом а, ни аддитивная составляющая погрешности, определяемая коэффициентом Ь .

Точность измерения зависит только от стабильности параметров 8 и

К, которые могут быть выполнены с требуемой для практики степенью точности.

Таким образом, выполнение электродов в виде полукруглых пластин, размещение основных подвижных электродов по обе стороны от основного неподвижного электрода на равном расстоянии от него и выполнение кинематической связи в виде редуктора позволяет измерять угловые перемещения с высокой степенью точности.

Составитель Т.Матюхина

Техред А. Бабинец Корректор C.цомак

Редактор Е.Лушникова

Заказ 2954/35 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

5 926527 6

Формула изобретения тин, основные подвижные электроды установлены по обе стороны от основЕмкостный преобразователь переме- ного неподвижного электрода на равщения, содержащий группу параллель- ном расстоянии от него, а кинематино расположенных и относительно под- g ческая связь выполнена в виде редуквижных основных электродов, установ- тора. ленных с взаимным эталонным смещением, группу относительно подвижных Источники инФормации, дополнительных электродов и кинема- принятые во внимание при экспертизе тическую связь для соединения основ- 10 1. Электрические измерения неных и дополнительных подвижных элект- электрических величин. Под ред. родов с контролируемым объектом в П.В.Новицкого. "Энергия", 1975, процессе измерения, о т л и .ч а ю- с.293-296. шийся тем, что, с целью изме- 2. Авторское свидетельство СССР рения угловых перемещений, электро- 1з У 488979, кл. G 01 В 7/08> 1976 ды выполнены в виде полукруглых плас- (прототип ) .