[發(fā)明專利]電容式位移變送器有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201010128087.2 | 申請(qǐng)日： | 2010-03-05 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101825426A | 公開（公告）日： | 2010-09-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 尼克·阿克利;蒂莫西·菲利普·塞特菲爾德;馬克·喬納森·布里切·海曼 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 耐諾度量有限公司 |
| 主分類號(hào)： | G01B7/02 | 分類號(hào)： | G01B7/02;G01D5/24 |
| 代理公司： | 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018 | 代理人： | 康泉;宋志強(qiáng) |
| 地址： | 加拿大*** | 國(guó)省代碼： | 加拿大;CA |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 電容 位移 變送器 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及能夠用在慣性傳感器中的電容式位移變送器領(lǐng)域，更具體地 說，涉及能夠用在寬帶弱動(dòng)慣性傳感器中的低阻尼空間有效電容式位移變送 器。
背景技術(shù)
在流體中自由擺動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)被與質(zhì)量塊的速度成比例的粘性阻力阻尼 至靜止。在被阻尼時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)將能量傳送給周圍的流體。若假設(shè)機(jī)械系統(tǒng) 處于周圍有流體的熱平衡條件下，則該能量必定會(huì)通過粒子碰撞傳回該系統(tǒng)。 這些粒子碰撞傳遞壓力，引起加速度，位移變送器將該加速度解釋為有效信 號(hào)。這是漲落耗散定理的一個(gè)例子，并且結(jié)果被已知為熱噪聲。
熱噪聲為感應(yīng)位移、速度或加速度的機(jī)械儀器的準(zhǔn)確性設(shè)置基本限制。 更具體地說，由慣性質(zhì)量塊與周圍流體的交互產(chǎn)生的熱噪聲損害了慣性傳感 器測(cè)量地動(dòng)的能力。由粘性阻尼產(chǎn)生的熱噪聲具有白頻譜，因此在全頻率下 被觀測(cè)到。由于流體粒子的布朗運(yùn)動(dòng)引起熱噪聲這一事實(shí)的存在，它對(duì)慣性 傳感器的準(zhǔn)確性的限制經(jīng)常稱為布朗噪聲基底。
圖1示出慣性傳感器的靈敏度的限制：地球本身的背景地動(dòng)，通常稱為 新低噪聲模型(NLNM)1。在設(shè)計(jì)良好的地震穹的典型噪聲頻譜的幅度可以 比這高很多次冪，但是基本不會(huì)比這低。傳感器的自噪聲經(jīng)常與NLNM?1對(duì) 比，這是由于兩者都對(duì)地動(dòng)的可觀測(cè)幅度設(shè)置了下限。寬帶、弱動(dòng)慣性傳感 器針對(duì)它們的通帶中的(通常從0.1到100秒)，通常需要低于-160dB 2的自噪聲。
慣性傳感器中的熱加速度噪聲ath的幅度通過以下公式給出：
其中：
kb是玻耳茲曼常數(shù)；
Ta是周圍溫度；
B是粘性阻尼系數(shù)；以及
M是地震質(zhì)量塊。
從公式Eq.1看來，有兩種方式來減小熱加速度噪聲的幅度：(1)通過 減小B，粘性阻尼系數(shù)，或者(2)通過增加M，地震質(zhì)量塊。盡管已經(jīng)作出 各種減小粘性阻尼系數(shù)的幅度的嘗試，但是限制布朗噪聲基底對(duì)傳感器性能 的影響的最通用的方法是通過使用大的地震質(zhì)量塊(例如，超過100克)。 使用大的地震質(zhì)量塊不可避免地使傳感器尺寸變大。減小布朗噪聲基底的幅 度的替代方法是減小粘性阻尼系數(shù)的幅度。對(duì)于同樣的布朗噪聲基底，較低 的粘性阻尼系數(shù)呈現(xiàn)出使用較小的地震質(zhì)量塊和制造出較小的傳感器的可能 性。除了便于攜帶的優(yōu)勢(shì)之外，降低地震質(zhì)量塊還具有兩個(gè)額外的好處：由 于將質(zhì)量塊固定在操作點(diǎn)處所需的力較小，因此力反饋儀器中的功耗較低， 并且對(duì)振動(dòng)和沖擊的物理魯棒性增加。對(duì)于已利用大的地震質(zhì)量塊的傳感器 來說，粘性阻尼系數(shù)的降低呈現(xiàn)出布朗噪聲基底進(jìn)一步減小的可能性。因此， 降低粘性阻尼系數(shù)通常會(huì)增加傳感器的單位體積性能。
慣性傳感器為了測(cè)量地動(dòng)經(jīng)常使用兩個(gè)或更多間隔近的導(dǎo)電板(稱為電 容器板、電容板或僅僅叫做板)。一個(gè)或更多固定的電容器板通常連附于一 框架，而一個(gè)或更多移動(dòng)的電容器板通常連附于慣性質(zhì)量塊。對(duì)立板的板間 隔變化Δh和隨之產(chǎn)生的板間電容變化使得慣性質(zhì)量塊的位移能夠被檢測(cè)到。 對(duì)于通用高阻力三板電容式位移變送器來說，中心電容器板的電荷變化ΔQ與 板間隔變化Δh之間遵循以下關(guān)系：
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于耐諾度量有限公司，未經(jīng)耐諾度量有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201010128087.2/2.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
- 上一篇：使用多輸入方案的拍攝方法以及使用其的拍攝裝置
- 下一篇：濾光器
