三向座標電容傳感測試裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術屬于變電容傳感三向坐標測試裝置，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坐標變化．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．（*該技術在2006年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術是用于測量一物體相對于另一物體在空間x、y、z三向座標位置變化的變電容傳感測試裝置?，F有變電容傳感測試裝置如蘇聯專利SU-346485是用二對形狀相同的極板分別沿x、y二軸方向中心對稱地排列在一平面上，它與另一塊平行于此平面的公共極板構成四個電容。把上述平面固定在一物體上，公共極固定在另一物體上。兩物體位置發生變化時，公共極板對四塊極板覆蓋面積發生變化，產生二對電容差動變化從而測出二物體在x、y二軸方向的位移。上述裝置僅能測x、y二向座標，并嚴格要求電容極板互相平行，安裝、調試技術要求高。實際使用時，當固定在物體上的公共極板發生旋轉時將影響測量精度。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都會影響測量精度，并不適于在相對濕度大于80%的環境中使用。本專利技術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。本專利技術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、正方形金屬板或園金屬環，中間極可是園柱形，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軸方向固定一園形金屬薄板，此板與中間極構成一導體。對稱于園形薄板，在底板上安裝一對平行園環形薄金屬板。它與底板及園環相互間絕緣。由兩園環和園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向位移的園形金屬薄板也可用其它對稱形狀薄板，二園金屬環也可為其它對稱形狀薄板。園形薄板可與中間極連成一整體，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。測園形薄板與二園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。本專利技術與已有技術相比，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張線儀和垂線座標儀時能長期穩定地工作。本專利技術結構由以下實施及附圖給出。圖1為三向座標電容傳感測試裝置主視剖面圖。圖2為圖1A-A向剖視圖。圖3為測量電容比的變壓器比例橋線路圖。實施例參照圖1、圖2，極板〔1〕、〔2〕平行于y軸方向，對稱安裝在固定于物體M的底板〔8〕上，底板〔8〕中間有一方形或長方形孔。極板〔3〕、〔4〕平行于座標x軸方向對稱安裝在底板〔8〕上。極板〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕和底板〔8〕之間用絕緣墊圈〔10〕來絕緣，用螺釘〔11〕連接。中間極〔5〕通過夾緊件〔13〕、絕緣塊〔12〕與安裝在物體N上的垂線或其它聯接件〔14〕連接。一對平行園環形極板〔6〕、〔7〕通過絕緣聯接塊〔15〕安裝在底板〔8〕的另一側上，并與垂直于z軸固定在中間極上的園板〔16〕構成二電容。當M、N二物體間發生x、y二向位移時，〔1〕、〔5〕間和〔2〕、〔5〕間電容發生差動變化，接圖3線路通過測差動電容比值就可知二物體在x向位移。測〔3〕、〔5〕間和〔4〕、〔5〕間差動變化電容的比值可知二物體在y向位移。同樣測〔6〕、〔16〕和〔7〕、〔16〕間差動電容比值的變化就可知物體在z向位移。金屬屏蔽罩〔9〕與底板〔8〕連接并在電路上接地。屏蔽罩〔9〕也可用非金屬保護罩代替。二對極板〔1〕、〔2〕與〔3〕、〔4〕可在底板同側，也可分別在底板兩側。圖3.極板〔1〕與中間極〔5〕之間和極板〔2〕與中間極〔5〕之間電容為〔17〕、〔18〕。接線端〔19〕、〔20〕由交流電壓源〔21〕提供橋壓。感應分壓器〔22〕接線端〔23〕接地電位。二接線端〔23〕、〔25〕接放大器〔24〕，放大器〔24〕輸出接伺服系統，調整接線端〔23〕的位置使放大器〔24〕輸出為零。則接線端〔23〕的位置將指示電容〔17〕、〔18〕的比值變化，通過此測出二物體x向位移量。用同樣方向可測量二對電容比值變化而知二物體在y、z向的位移量。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
變電容傳感三向座標測試裝置。用兩對同樣形狀和大小的金屬極板于座標ｘ軸、ｙ軸兩方向對稱地垂直安裝在底板上。其特征是在二極板對稱中心沿Ｚ軸方向懸掛或安裝一中間極，中間極和兩對極板構成能測試ｘ、ｙ兩向位移的二對電容。同時在中間極上垂直其軸線方向固定一圓形金屬薄板處于底板另一側，對稱于圓形薄板，在底板上安裝一對圓環形薄金屬板與圓形薄板構成測試ｚ方向位移的一對電容。三對極板和中間極分別用屏蔽線連入測試線路。當中間極和鉛垂線或引線聯接時，先用小于０．０５ｍｍ的絕緣導線引出，引出線連接屏蔽線再接入測試線路。

【技術特征摘要】
1.變電容傳感三向座標測試裝置。用兩對同樣形狀和大小的金屬極板于座標x軸、y軸兩方向對稱地垂直安裝在底板上。其特征是在二極板對稱中心沿Z軸方向懸掛或安裝一中間極，中間極和兩對極板構成能測試x、y兩向位移的二對電容。同時在中間極上垂直其軸線方向固定一圓形金屬薄板處于底板另一側，對稱于圓形薄板，在底板上安裝一對圓環形薄金屬板與圓形薄板構成測試z方向位移的一對電容。三對極板和中間極分別用屏蔽線連入測試線路。當中間極和鉛垂線或引張線聯接時，先用小于0.05mm的絕緣導線引出，引出線連接屏蔽線再接入測試線路。2.根據權項1，其特征是平行x、y軸的二對極板形狀為正方形或長方形薄板，也可為園環...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂剛，
申請(專利權)人：能源部南京自動化研究所，
類型：發明
國別省市：32[中國|江蘇]