[发明专利]一种具备埃米级分辨力水平的石英电容式位移传感器

说明书

本发明涉及一种具备埃米级分辨力水平的石英电容式位移传感器，其技术特点在于：包括上定极板、动极板、下定极板、多个隔离垫片、上防贴环、下防贴环和连接部件；所述上定极板、动极板和下定极板均制有中心通孔，在上定极板下表面、下定极板上表面、动极板的上、下表面和外侧面均镀覆金膜；所述上定极板和下定极板相互平行重叠，在上定极板和下定极板之间等间距地布设有多个可拆卸隔离垫片，在隔离垫片内侧的上定极板和下定极板中间活动安装有动极板；在上定极板和下定极板的中心通孔上分别固装有尾部有翻边的圆筒形上防贴环和下防贴环；在上、下防贴环筒状通孔形成的空腔内穿装有连接部件。本发明可提高位移分辨能力并减小电容器非线性产生误差。

技术领域

本发明属于测量、计量仪器技术领域，涉及电容式位移传感器，尤其是一种具备埃米(10^-10m)级分辨力水平的石英电容式位移传感器。

背景技术

目前，仪器设备的小型化是科技发展的必然，随着微米、纳米技术突飞猛进的发展，纳米(10^-9m)、埃米(10^-10m)量级的微小位移测量成为亟需解决的技术难题。由于原子的直径就是埃米级，单点接触式测量已无法准确测量出埃米级尺寸的精度。非接触式测量主要是从电、磁、光等方面入手，将纳米、埃米级位移转换为其他信号的变化。目前国际上主流的光学传感器基本为纳米级，使用时测试环境的温度、净化要求很高，且价格昂贵。电磁类传感器的结构较为复杂且分辨力难以达到埃米量级。

电容式位移传感器具有面测量和非接触的特点，完全弥补了单点接触式测量的缺陷，在埃米级位移测量方面具有天然优势。但由于电容本身的特性，在材料绝缘、表面光洁度、非线性误差和杂散电容影响等方面又产生了新的难题。因此如何设计一款性能达标的电容器来实现埃米级位移测量，是电容式位移传感器的核心工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、结构和工艺简单且灵敏度高的具备埃米级分辨力水平的石英电容式位移传感器。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种具备埃米级分辨力水平的石英电容式位移传感器，包括：上定极板、动极板、下定极板、多个隔离垫片、上防贴环、下防贴环和连接部件；所述上定极板、动极板和下定极板均制有中心通孔，在上定极板下表面、下定极板上表面、动极板的上、下表面和外侧面均镀覆金膜；所述上定极板和下定极板相互平行重叠，在上定极板和下定极板之间等间距地布设有多个可拆卸的隔离垫片，在隔离垫片内侧的上定极板和下定极板中间活动安装有动极板；在上定极板和下定极板的中心通孔上分别固装尾部有翻边的圆筒形上防贴环和下防贴环；在上、下防贴环筒状通孔形成的空腔内穿装有连接部件，该连接部件的上端与待测位移装置固定连接，下端固装在动极板中心通孔上。

而且，所述上防贴环的上端面和下端面均略高于上定极板的上表面和下表面，下防贴环的上端面和下端面均略高于下定极板的上表面和下表面。

而且，在所述上定极板下表面和下定极板上表面外缘处未镀覆金膜，所述隔离垫片位于上定极板下表面和下定极板上表面的外缘无金膜处。

而且，所述上定极板和下定极板镀覆金膜的表面积完全覆盖动极板上、下表面镀覆金膜的表面积。

而且，所述连接部件包括一体制成的连接杆和连接杆基座，该连接杆和连接杆基座穿装在上防贴环筒状通孔和下防贴环筒状通孔形成的空腔内；所述连接杆上端与待测位移装置固定连接，连接杆基座固定在动极板通孔内。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明的上定极板、下定极板和动极板均采用在石英玻璃片上镀金膜制成，作为电极较传统金属电极表面光洁度更高，金膜抗氧化、抗腐蚀能力更强，同时石英玻璃片与安装支架间可保证绝缘。

2、本发明的电容器定、动极板金膜面积采用一大一小的方式，定极板金膜尺寸可完全覆盖动极板金膜尺寸，以此降低电容边缘效应的影响。