[其他]三向坐標電容傳感測試裝置

無效

• 申請號: 86104058
• 申請日: 1986-06-06
• 公開（公告）號: CN1005216B
• 公開（公告）日: 1989-09-20
• 發明（設計）人: 呂剛
• 申請（專利權）人: 能源部南京自動化研究所
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于變電容傳感三向座標測試裝置，用以提高測試精度，能在潮濕環境下工作。該裝置由一個Ｚ軸方向的圓柱形中間極，其極上有一垂直Ｚ向的圓形金屬薄板。中間極與平行ｘ、ｙ二軸的二對極板及一對平行于金屬薄板的圓環構成三對電容，通過電容比值的測量指示出中間極與三對極板所在位置的三向座標變化。本裝置用于測試大型建筑物如大壩的三向位移變化，也可用于機械、地震、礦業等部門。

本發明屬于長度測量技術領域。

本發明是實用新型專利“雙向座標電容傳感測試裝置”（參見中國專利CN-85201038）的改進發明。用于測量一物體相對于另一物體在空間X、Y、Z三向座標位置的變化。

雙向座標測試裝置用于測量X、Y二向座標位量的變化，采用變電容傳感測試的原理。由一個Z軸方向的圓柱形中間極和平行于X、Y二軸方向并以中間極為對稱的二對極板組成，分別測量由中間極與二對極板之間所構成電容比值的變化而指示出中間極與二對極板所在位置之間的座標變化。實標使用時當固定在物體上的公共極發生旋轉時不影響測量精度。用于大型建筑物如水電站大壩中的垂線座標儀、引張線觀測儀時，連接在垂線或引張線上的公共極受到輕微外力或發生旋轉部不會影響測量精度，并適于在相對濕度大于80%的環境中使用。但該技術僅能測單向、雙向座標位置的變化，不能測三向座標位置的變化。

本發明的目的是要提供一個三向座標測量裝置。該裝置測試精度高，能在相對濕度大于80%的環境中工作，能用作垂線座標儀和引張線觀測儀進行遠距離長期穩定測量。

本發明的要點是用兩對同樣形狀、大小的金屬板分別平行并對稱于X軸、Y軸方向垂直安裝在固定底板上。底板中間有一正方形或長方形孔。在二對平行極板對稱中心沿Z軸方向懸掛或安裝一中間極。

二對極板形狀可為長方形、正方形金屬板或圓金屬環，中間極可是圓柱形，也可是正多面體，可用實心體，也可做成中空的。

中間極與二對極板構成二對電容，由中間極和兩對極板間距離變化而產生二對電容差動變化，測出差動變化電容之比值可得x、y兩方向的位移量。

此中間極穿越底板孔，伸入底板另一側，在其極上垂直于z軸方向固定一圓形金屬薄板，此板與中間極構成一導體。對稱于圓形薄板，在底板上安裝一對平行圓環形薄金屬板。它與底板及圓環相互間絕緣。由兩圓環和圓板之間距離變化而產生兩個電容差動變化，測出此變化電容之比值就可知Z方向的位移量。

將底板固定在一物體上，中間極固定在另一物體上。當兩物體位置發生變化時，可同時測量x、y、z三軸方向的位移量。

測量z向位移的圓形金屬薄板也可用其它對稱形狀薄板，二圓金屬環也可為其它對稱形狀薄板。圓形薄板可與中間極連接成一整體，也可與中間極分開成一單獨的一極板。此極板與中間極都固定于一物體上。測圓形薄板與二圓環電容差動變化而知z向位移量。

平行于x、y二軸的兩對極板可安裝在底板同側，也可分別安裝在底板兩側。

將底板安裝于一物體上，中間極安裝在另一物體的某一鉛垂線或引張線上，當垂線或引張線旋轉帶動中間極旋轉，但不改變中間極與三對極板間距離，不影響測量精度。

本裝置中所有極板和中間極都采用金屬材料，也可用熱穩定性好的絕緣材料，在其上涂覆金屬薄膜而得。

所有極板和中間極的金屬表面都進行絕緣處理，引線焊點也進行專門絕緣處理。極板與底板之間，中間極和垂線或其它聯接件之間都用絕緣墊圈絕緣。以上處理保證裝置在相對濕度大于80%的環境中可靠工作。

該裝置用作大型建筑物中引張線儀和垂線座標儀時，中間極引線用線徑小于0.05mm的絕緣導線引出，該線對中間極移動時產生附加力很小，對測量精度影響可忽略。

該裝置測量位移范圍可大于50mm，精度可達0.5%。該裝置與測量線路配合可進行遠距離測量，遙測距離可達1000米。

本發明與已有技術相比，結構簡單、測試精度高，能在潮濕環境里可靠地工作。本裝置用于大型建筑物如水電站大壩中引線儀和垂線座標儀時能長期穩定地工作。

本發明結構由以下實施及附圖給出。