[其他]柵形電容式位移傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86106558
• 申請(qǐng)日: 1986-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86106558A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王祖斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 王祖斌
• 主分類(lèi)號(hào): G01D5/12
• 分類(lèi)號(hào): G01D5/12;G01R27/26;G01B7/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及電容傳感器電極是柵形，且為變面積型的電容傳感器，用這個(gè)電容變化量測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體的相對(duì)位移量，特別是能夠高精度的測(cè)量大位移量。

現(xiàn)有位移測(cè)量的電容傳感器，例如在美國(guó)專(zhuān)利№3723866中，當(dāng)電容傳感器的可動(dòng)極板（簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)極）相對(duì)它的固定極板（簡(jiǎn)稱(chēng)定極）位移至無(wú)覆蓋或少量覆蓋狀態(tài)時(shí)，由于邊緣效應(yīng)使位移變化量和電容變化量是非線性的。并且指出只有當(dāng)位移和電容量均超過(guò)四分之一節(jié)距情況下，在它們之間可得到一個(gè)滿(mǎn)意的線性關(guān)系。為此，在美國(guó)專(zhuān)利№3857092中指出：“這容易校正，它能用每個(gè)電極的寬度大于每個(gè)電極的位移測(cè)量量程，而且兩個(gè)極板之間的距離選的足夠小來(lái)校正”。實(shí)際上，上述第一點(diǎn)在現(xiàn)有用于大位移測(cè)量的一些電極排列方式是不可能滿(mǎn)足的，它只能選擇盡可能小的鄰近電極之間的絕緣寬度，使每個(gè)電極寬度近似等于每個(gè)電極的位移測(cè)量量程;上述第二點(diǎn)，由于極板之間距離過(guò)小，限制了它的運(yùn)用范圍。特別是在大型機(jī)械位移中，這一極間距離不宜過(guò)小。

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述缺點(diǎn)，提出一種改進(jìn)電極排列的極板，它可以充分滿(mǎn)足每個(gè)電極寬度大于每個(gè)電極位移測(cè)量量程。特別是在超過(guò)每個(gè)電極測(cè)量量程的大位移測(cè)量下，依次轉(zhuǎn)換的各個(gè)電極不是等距順序排列，它保證在滿(mǎn)足線性精度下，選擇每個(gè)電極寬度大于每個(gè)電極位移測(cè)量量程;而對(duì)動(dòng)極板和定極板之間的距離無(wú)需限制過(guò)小。同時(shí)，對(duì)每個(gè)電極又有了保護(hù)環(huán)電極，充分保證了位移變化量和電容變化量的高線性精度。這種傳感器的位移測(cè)量精度僅取決于小電容量的測(cè)量精度。

按照本發(fā)明所提供的電容傳感器敘述如下，組成電容傳感器的定極板和動(dòng)極板上有許多矩形條狀組成的柵形電極。動(dòng)極板和定極板相對(duì)的平面之間是平行不變的間距。動(dòng)極板可沿指定方向相對(duì)于定極板間距不變的平行運(yùn)動(dòng)。在與動(dòng)極板相對(duì)的定極板平面上，沿極板運(yùn)動(dòng)方向按位移量程需要，平行排列同寬度、同長(zhǎng)度和等間隔的矩形條狀電極（簡(jiǎn)稱(chēng)電極），所有電極的兩個(gè)端頭中的一個(gè)端頭，由與電極相垂直的矩形條狀電極相連在一起，這樣電氣上各個(gè)電極是相互連通。相鄰電極之間的絕緣寬度a_s是大于每個(gè)電極的寬度b_s，它們之間的關(guān)系是a_s＝4b_o-b_s，式中b_o是每個(gè)電極的位移測(cè)量量程（或稱(chēng)有效位移寬度），b_s的選定是b_o≤b_s＜2b_o。在與定極板相對(duì)的動(dòng)極板平面上，與定極板上電極相對(duì)應(yīng)的排列著四組同b_s寬度、同長(zhǎng)度和間距不同的矩形條狀電極（簡(jiǎn)稱(chēng)電極），它們是沿位移方向平行排列成A、C、B及D四組電極，在動(dòng)極板上與位移方向相垂直的中心線兩側(cè)，左側(cè)是A組電極與C組電極交叉相鄰排列，右側(cè)是B組電極與D組電極交叉相鄰排列。每組各個(gè)電極可與定極板相同方式分別錯(cuò)開(kāi)在兩端相連在一起，或在極板的背面由導(dǎo)線相連。C組與B組鄰近電極之間的絕緣寬度a_t，a_t＝3b_o-b_s，A組與C組及B組與D組鄰近電極之間的絕緣寬度同為a_u，a_u＝2b_o-b_s，式中b_o和b_s同定極板上的含義和規(guī)定。