[實用新型]雙單極電容差分位移傳感器

有效

• 申請號: 201320560817.5
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN203414050U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 林立
• 申請（專利權）人: 林立
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02;G01D5/24
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶;黃超

技術領域

本實用新型涉及測量使用的位移傳感器,特別涉及一種雙單極電容差分位移傳感器，還涉及一種復合型的雙單極電容差分位移傳感器。

背景技術

目前從市場上可購買到的高測量靈敏度的電容位移傳感器有兩類。一類是如德國?Physik?Instrumente?(PI)?生產的雙極電容位移傳感器。?另一類是如英國?Queensgate?和德國?Micro-Epsilon生產的單極電容位移傳感器。“單極電容”的意思是電容的兩電極之一與地線相連，無需特定導線。電容的測量來自于那一個非地線極。而“雙極電容”，電容的測量來自于兩個非地線極。這兩個電極都需自己的特定導線。這兩類位移傳感器都需非常精確的定位安裝來達到傳感面與傳感面（雙極電容）之間的，或傳感面與測量面（單極電容）之間的，很高的平行度才能得到所指定的測量功能。?盡管這些位移傳感器本身通過使用昂貴的材料和加工能達到較小的受溫度變化的影響，但精確的定位安裝后，由于定位裝置也受溫度變化的影響，整體測量系統很難達到預期效果，除非投入巨大的費用在定位裝置的材料和加工上。雙極電容位移傳感器比單極電容位移傳感器測量靈敏度高。兩者都需高精密加工制成。因此生產成本都較高。電容傳感器除感應電極外，?還有附加電極起到屏蔽外來噪音和減小電容流失。?這些附加電極的副作用是增大了不變電容，因此增大了整體電容，導致信號轉成時間增長，降低了信號采樣率。此外，雙極電容位移傳感器的兩個部分都連有導線和重量較大，造成了使用局限和動態性能差。單極電容位移傳感器靈敏度較差。較高靈敏度的需較高的刺激電壓和較長體形。??

實用新型內容

為此，本實用新型所要解決的技術問題在于提供了一種雙單極電容差分位移傳感器。通過對零部件（感應件和目標件）結構的特殊設計和對整體結構的特殊設計來減小不變電容達到提高采樣率，抵消共同噪聲達到增大測量靈敏度，生產制造簡單化達到降低生產成本，減小運動件的重量達到增強傳感裝置的動態性能，和形成對稱達到減小整體傳感裝置對溫度變化的影響。本實用新型的雙單極電容差分位移傳感傳器已經保證了傳感器內的測量面與傳感面之間的高度精密定位，造成使用方便和使用成本低。

上述問題通過如下技術方案實現：本實用新型首先提出一種雙單極電容差分位移傳感器，具有信號處理電子設備，其改進點在于，依次包含上感應件、目標件和下感應件；所述上感應件和下感應件與信號處理電子設備相連，所述目標件與信號處理電子設備的地線連接；所述上感應件和下感應件均包含電容屏蔽體及電容感應體，所述電容感應體的感應面與目標件表面相對，所述感應面形狀與目標件表面形狀相匹配。

采用本技術方案，上電容感應體和目標體之間的間隙為d1,?它們共同構成一個可變單級電容C1。下電容感應體和目標體之間的間隙為d2,?它們共同構成另一個可變單級電容C2。當目標件向感應體方向平行位移時，間隙d1和d2一增一減地變化。因而電容C1和C2也一增一減地變化。電容差（C1-C2）由電子設備測得，由此測得位移量，是一種新型的傳感器。其中上、下感應件具有如下三種實現方式。其一：所述電容感應體及電容屏蔽體均為表面絕緣化的金屬導體部件；所述電容屏蔽體內具有容置槽，所述電容感應體為薄型片體并通過一薄壁空心連接件設置在電容屏蔽體的容置槽內。其二：所述電容感應體為金屬導體部件，所述電容屏蔽體為表面經過導體化的絕緣體部件；所述電容屏蔽體內具有容置槽，所述電容感應體為薄型片體并通過一薄壁空心連接件設置在電容屏蔽體的容置槽內。采用上述兩種方式，相對于現有技術而言，電容感應體和電容屏蔽體之間通過極小接觸面來實現粘接，可以有效降低感應件內的不變電容。提高了信號采樣率和較大測量靈敏度。其三：所述上感應件和下感應件包含絕緣主體，所述電容感應體是設置在絕緣主體上表面的第一金屬導體層，該第一金屬導體層外周具有由絕緣主體裸露而形成的絕緣圈，所述電容屏蔽體是包覆于主體上除第一金屬導體層及絕緣圈之外部分的第二金屬導體層。其中，所述感應件是在雙層印刷電路板上使用光刻腐蝕方法形成絕緣圈，雙層印刷電路板兩側面包覆有金屬導體層。

此方式是本實用新型的另一重要改進，其可以使用制作印刷電路板的方式，使用雙層板來制作上、下感應件。基于其表述的結構，僅需要使用光刻腐蝕的方式將上述絕緣圈制作出來，雙層板的兩側使用同樣的金屬導體層包覆，便可以實現感應件的制作。當然基于上述結構的表述，其還可以使用陶瓷、玻璃等材料對其表面進行導體化來制作上、下感應件，表面導體化的處理方法又金屬真空蒸發鍍膜、表面金屬層粘貼和塑性電子導體印刷等方式，使用制作印刷電路板的方式來制作電容感應件更加的容易。