[发明专利]双联差动电容传感器

说明书

技术领域

本发明涉及非电量传感器领域，特别涉及一种双联差动电容传感器。

背景技术

在科学研究和工程控制技术实践中，非电量物理量是工程控制不可或缺的重要参数，但是非电量物理量不是电量，不能同电子仪器直接链接，更不能同计算机等工控仪器兼容，因此非电量物理量需要借助电阻或电容转换成电量物理量。以电容为例，根据电容器原理，电容量C＝ε*S/d，其中C表示电容容量，ε表示介电常数，S表示极板面积，d表示极板之间的距离。改变右边的三个物理量，均可改变电容量C。对角度物理量θ，一般采用改变极板面积S或距离的方法。由于极板面积S的变化量较小，变化量小，转轴松动，再加上电磁干扰，误差偏大，电容传感器工作时常出指示故障。这是公知的电容传感器的技术缺陷。

发明内容

为了克服公知的电容传感器的技术问题，本发明给出一种静电屏蔽的双联差动电容传感器。本发明针对公知的电容传感器的技术缺陷，提供了一种改进的技术方案：既用两组并联电容，同时改变两组极板面积S的方法，又采用全静电屏蔽的方法，还运用了差动电容方法。这样电容传感器，角度物理量θ可以精确地无干扰连续转换为电容量。双联差动电容传感器的技术方案如图4所示：在圆柱形密封盒内空心圆轴上安装左、中、右三片电极，其中左右两片电极固定，中片电极随空心轴转动。左右两片电极的结构类似双面覆铜板。左右两片电极外侧的圆覆铜片接地，形成静电屏蔽。左右两片电极的内侧是竖直的两个半圆覆铜片，并且左边半圆覆铜片和右边对应半圆覆铜片电镜像并联，形成双联电容的两个电极。中片电极由两片单面覆铜板制作。单面覆铜板的铜皮制作成水平方向的半圆覆铜片，两片单面覆铜板，铜皮朝外背对背粘接成中片电极。中片电极两面的半圆覆铜片并联后形成双联电容的一个共用电极，与左右两片的两个电极形成双联电容C1和C2。中片电极能够相对左右两片电极转动。初始位置θ＝0，左右两片的两个电极方向竖直，中片的电极方向水平，C1＝C2。转动空心轴，中片相对左右两片电极转动，角度变化，两个双联电容C1和C2，一个电容量增加，一个电容量减少。由于差动运算作用，电容量变化与转动角度成二倍正比关系，变化范围正反向0度到90度。

工作原理：角度物理量θ变化，即双联差动电容传感器沿自身轴向转动，中片相对左右两片电极转动，两个双联电容C1和C2，一个容量增加，一个容量减少，成正比关系。由于差动运算作用，电容容量变化与转动角度成二倍正比关系，可显著提高测量灵敏度和准确度。电容容量变化量经过运算放大器处理后输出代表角度变化的电量模拟量或数字量。实现了非电量物理量角度变换电量物理量角度的变化。由于采用差动运算，还有效减少了环境温度变化和电磁干扰引起的测量误差。

附图说明

图1是本发明双联差动电容传感器的左片电极结构图。

图2是本发明双联差动电容传感器的中片电极结构图。

图3是本发明双联差动电容传感器的右片电极结构图。

图4是本发明双联差动电容传感器的结构示意图。

其中：1、左固定螺丝(1)，2、左片电极(2)其中2.1、圆形屏蔽电极(2.1)，2.2、圆形绝缘层(2.2)，2.3、两个对称表面绝缘的半圆形电极(2.3)，2.4、轴承(2.4)，中片电极(3)其中3.1、表面绝缘的半圆形电极(3.1)，3.2、圆形绝缘层(3.2)，3.3、表面绝缘的半圆形电极(3.3)，4、右片电极(4)其中4.1、两个对称表面绝缘的半圆形电极(4.1)，4.2、圆形绝缘层(4.2)，4.3、圆形屏蔽电极(4.3)，4.4、轴承(4.4)，5、空心轴(5)，6、动片金属外引线(6)，7、右固定螺丝(7)，8、两组静片金属外引线，9、静电屏蔽引线(9)，10、圆柱形金属空心盒(10)。

具体实施方式