[發明專利]大位移信號測量器

無效

• 申請號: 200910116362.6
• 申請日: 2009-03-16
• 公開（公告）號: CN101509754A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 莊明;馮漢升;胡良兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本發明屬于測量測試技術領域，具體涉及一種大位移信號測量器，適用于垂直位移的測量，比如浮筒式氣柜高度等。

背景技術：

現在市場上有多種位移信號測量裝置，分為大位移測量和微小位移測量。對于大位移測量，一般采用計量光柵或磁柵，測量距離一般為0.001～10m，測量精度高、反應快，但是價格比較昂貴，易于受到外界物體或電磁場的干擾，且設備精細，長期安裝在惡劣的環境下會到時測量不準或測量儀器損壞，難以滿足各種工程要求。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種克服上述缺陷的大位移信號測量器，能夠提供較高的測量精度，適用范圍更廣，并且成本低，不易損壞。

本發明采用的技術方案：

大位移信號測量器，其特征在于：具有絕緣底座，絕緣底座上安裝有電容定筒，電容定筒的上端套裝有環形限位頂板，環形限位頂板下端安裝有金屬彈簧壓片；所述的電容定筒外套有與之間隔一定空隙的電容動筒，所述的電容動筒外有絕緣外罩；所述的絕緣外罩與電容動筒下端固定連接有環氧限位底板，所述的金屬彈簧壓片頂觸于電容動筒內壁上；所述的絕緣底座上分別有引出有導線連接到電容定筒和彈簧壓片上。

所述的大位移信號測量器，其特征在于：所述的絕緣底座上引出導線連接到電容定筒的底部；所述的絕緣底座上引出有另一導線經過電容定筒底部的開孔，從電容定筒中間穿過，再經過環形限位頂板連接到金屬彈簧壓片上。

所述的大位移信號測量器，其特征在于：所述的電容定筒與電容動筒均為金屬筒。

所述的限位頂板與限位底板均采用環氧材料。

本發明當用于測量大型浮筒式氣柜時，安裝一個懸桿，一端與浮筒固定連接，另一端通過絲繩與絕緣外罩頂部固定連接即可。

被測物件在垂直方向發生位移時，通過絲繩帶動電容動筒沿電容定筒軸向移動，使兩個筒的重疊面積減小，進而引起這兩個筒之間的電容量減少；被測物件在垂直方向的位移減小時，電容動筒在自身重力作用下下降，使兩個筒的重疊面積增大，從而使其電容量增大。

大位移信號測量器初始零位時，電容定筒與電容動筒的電極板完全重疊，此時電容量最大；當被測物體存在位移時，兩個筒之間的重疊面積變小，引起電容量變化。當圓柱形電容器兩極板之間的距離遠小于極板的線度時，電容器的電容可以近似用平行板電容器的電容公式來計算，計算公式如下：

C＝εS/4πkd????(1)

其中S是電容動筒與電容定筒之間的重疊面積；d為兩個筒之間的距離，兩個筒保持固定距離時為一定值。

兩個筒重疊部分面積計算如下：

S＝2πR*H????(2)

其中H表示兩個筒重疊的高度。

由公式(1)和公式(2)可得：

C＝RH/2kd????(3)

從公式(3)中可以看出電容定筒與電容動筒之間的電容量與重疊區域的高度成正比，所以可通過測量電容量的變化達到測量位移的目的。由于被測對象的位移變化與兩個電容筒的重疊高度變化是相反的，因此本測量器的信號變化與待測位移的變化成反比

本發明的優點：

本發明提供的大位移信號測量器，其輸出信號為模擬信號，經測量模塊轉成數字信號后，被測物體位移可精確到1mm。本發明結構簡單，不易損壞，制造成本低，能適用于惡劣環境下的大位移測量，比如浮筒式氣柜的高度等，可滿足自動控制系統的要求。

附圖說明：

圖1為本發明大位移信號測量器的結構示意圖；

圖2為本發明應用于浮筒式氣柜高度測量的示意圖。

具體實施方式：

參見圖1-2：

圖中標號：1-絕緣外罩???2-電容動筒????3-電容定筒???4-絕緣底座

??????????5-連接絲繩???6-環形環氧限位頂板?7-環形環氧限位底板

??????????8-彈簧壓片???9-螺栓???????10-電容動筒連接導線

??????????11-電容定筒連接導線???????12-電容動筒導線接線端子

??????????13-電容定筒導線接線端子?14-被測物體?????15-連接件

??????????16-大位移信號測量器?????17-浮筒式氣柜