[实用新型]基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门

权利要求书

1.一种基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，包括：

活门(1)，整体呈柱状，其外壁面加工有平台面，侧壁面设置有活门出油阀口(101)和活门进油阀口(102)；

活门衬套(2)，整体呈筒状，衬套于所述活门(1)外，对应所述活门出油阀口(101)和活门进油阀口(102)分别设置有活门衬套出油阀口(201)和活门衬套进油阀口(202)；

所述活门(1)在活门衬套(2)中沿轴向滑动，通过调节活门(1)和活门衬套(2)的相对位置，控制活门进油阀口(102)和活门衬套进油阀口(202)重叠面积的大小，以及活门出油阀口(101)和活门衬套出油阀口(201)重叠面积的大小；

所述活门衬套(2)对应所述平台面设置有开口；

动极板(4)，固定于所述平台面上，平行于沿活门(1)的轴线；

位移检测模块(3)，对应设置在所述动极板(4)外侧，包括：

所述位移检测模块(3)用于与动极板(4)形成电容组，所述电容组值与活门(1)的绝对位移量相关。

2.根据权利要求1所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述位移检测模块(3)，包括：

第一静极板(301)，以及

第二静极板(302)，与所述第一静极板(301)沿活门(1)轴向相邻间隔设置且相互绝缘。

3.根据权利要求2所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述第一静极板(301)以及第二静极板(302)的宽度不小于动极板(4)的宽度。

4.根据权利要求1所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述动极板(4)为机加工方式获得，厚度不小于0.3mm。

5.根据权利要求1所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述动极板(4)通过表面镀膜工艺获得，厚度小于0.3mm，包括：

绝缘层(401)，位于所述平台面上；

反射极(402)，位于所述绝缘层(401)上。

6.根据权利要求1所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述动极板(4)的宽度和/或厚度按线性和/或正弦函数曲线规律变化；所述动极板(4)与活门(1)、活门衬套(2)及位移检测模块(3)相互绝缘。

7.根据权利要求2或3任一项所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述第一静极板(301)、第二静极板(302)位于动极板(4)的上方但不直接接触，与之正相对，形成电容组，第一静极板(301)与动极板(4)形成电容C1，第二静极板(302)与动极板(4)形成电容C2，第一静极板(301)与第二静极板(302)正对面积部分形成电容C3，第一静极板(301)与第二静极板(302)间的综合电容Cm是电容C1与电容C2串联后与电容C3并联而成，计算公式为：

式中Cr是电容C1、C2串联后的等效电容，通过检测位移检测模块(3)输出的Cm信号即可解算得到活门(1)与活门衬套(2)的位置关系。

8.根据权利要求6所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述动极板(4)的宽度和/或厚度按线性规律变化，第一静极板(301)与第二静极板(302)间的综合电容Cm计算如公式(2)：

Cm＝kx+b (2)；

式中x是活门(1)与活门衬套(2)的相对移动距离；k是与系统结构尺寸及介电常数相关的参数，b是当x＝0时Cm的初始值。

9.根据权利要求6所述的基于电容传感器的具有位移自检测功能的计量活门，其特征在于，所述动极板(4)的宽度和/或厚度按正弦函数曲线规律变化，则动极板(4)的宽度表达式为：

式中x是活门(1)与活门衬套(2)的相对移动距离；h是x位置处动极板(4)的宽度值，A为正弦函数的幅值，ω为角频率，为x＝0时对应的相位值，h₀为x＝0时动极板(4)的宽度值；当动极板(4)的结构确定时，A、ω、及h₀均是确定的值；对于C1及C2，有如下计算公式：

其中，C代表C1，C2在活门(1)与活门衬套(2)的相对移动距离不同时的电容值，S是第一静极板(301)、第二静极板(302)与动极板(4)的相对面积，ε为第一静极板(301)、第二静极板(302)与动极板(4)间介质的介电常数，d为第一静极板(301)、第二静极板(302)与动极板(4)的间距，a为第一静极板(301)、第二静极板(302)的宽度，定义动极板(4)最左端边界为位移的零点，x₁、x₂分别为位移发生时第一静极板(301)、第二静极板(302)左边沿的位置，第一静极板(301)、第二静极板(302)间距为dc，则有dc＝x₂-x₁-a，公式(5)转化为Cm与x₁的函数关系Cm(x₁)；活门(1)与活门衬套(2)的相对移动距离x与x₁是一致对应的关系，是由x₁减去一个固定的偏移量δ得到，由此建立了Cm与x的计算关系Cm(x+δ)。