[发明专利]电容型角位移传感器

说明书

本发明涉及检测定向倾斜度或垂直度的角位移传感器，但不仅限于此。

在CN87100814中公开了一种检测垂直与水平度偏差的角位移传感器，称为“倾斜测量装置”，其不足之处在于：在检测坡度时，只有当两个探测电极相等地浸入液体时，受所测表面的偏斜或倾斜影响的误差Q′才为零，这在实际中难以做到，因所检测物体表面并非只有一个方向的倾斜;特别是对空中物体做垂直度偏差检测时，人为引起的检测误差Q′将不可避免。因此，检测精度受所检测物体表面的偏斜和人为偏斜的影响。此外，该装置的线性度不高，因而，检测精度不高，同时，温度变化会引起检测误差。CN87100808公开一种选择膜盒材料、尺寸、使膜盒壁随温度变化而变化，改变膜盒容积，以保持膜盒内液体介质等于膜盒容积的一半，解决温度变化引起检测误差的方案，但存在膜盒容积的改变与膜盒内液体介质随温度变化的关系线性度不高，选择膜盒壁厚需要很精确，制造困难等缺陷。

本发明的目的在于：克服现有技术的上述缺陷，而提供在一定范围内，不受检测方向以外的偏斜或倾斜因素影响检测精度，并且，线性度和检测精度均较高的定向倾斜检测角位移传感器。

本发明的目的是通过下述途径达到的：电容型角位移传感器，由电容定极板和可相对于电容定极板作相对旋转运动的动极板组成，用于检测旋转角位移的传感器构成。动极板相对于水平线不可作旋转运动。电容极板间的电容容量变化值，表示检测出的定向倾斜角位移。动极板、转动轴等转动体的重心不在转动轴的轴心线上。转动轴的轴心线与水平线间的倾角小于90°时，使电容定极板相对于水平线作旋转运动时，转动体重心点的重力能够克服电容定极板相对于固态动极板等转动体作相对旋转运动的力，使固态动极板相对于水平线不可作相对旋转运动。

本发明提供了一种典型检测旋转角位移的传感器，它由电容定极板对、动极板和流体介质组成。至少有两组表面间距不变、相等，相对表面形状为扇形，尺寸相等，相对表面扇形同轴的、平行平板电容定极板对;也可以是，至少两组相对表面同轴，表面间径向间距相等、不变、相互表面辐射形状相同、尺寸相等的，相互表面辐射形状尺寸为柱状圆筒表面沿轴向从直径上剖开成1/n（n≥2、3、4…自然数）表面的电容定极板对。在两组电容定极板对间各有用一种材料制成、厚度基本均匀、相等，形状与电容定极板相对表面相似，有效表面形状相同，尺寸相等的半圆环形或半圆筒形固态动极板。两组电容定极板对间的动极板均与电容定极板对同轴;并且，能以同方向、相等角位移的绕轴线相对于电容定极板对作旋转运动。两组电容定极板对间电容量变化值之差，表示所检测动极板的旋转角位移。

图面说明：

图1是本发明的一个平行平板形电容定极板对动极板式差动电容型定向倾斜检测角位移传感器的结构图;

图2是图1所示角位移传感器电容定极板和动极板的形状及装配示意图;

图3是图1所示角位移传感器的电容定极板对的轴向投影示意图;

图4是图1所示角位移传感器的等效电容示意图;

图5是图1所示角位移传感器的电容容量变化与检测角位移的变化关系示意图;

图6是本发明的一个圆筒形电容定极板对动极板式差动电容型定向倾斜检测角位移传感器的结构图;

图7是图6所示角位移传感器的A-A剖视图;

图8是图6所示角位移传感器的等效电容示意图;

图9是解释图1至图8所示的定向倾斜检测角位移传感器检测垂直度时的工作原理示意图;

图10是本发明的一个平行平板形电容定极板对、固态动极板式差动电容型定向倾斜检测角位移传感器的轴向投影示意图。

图11是图1至图10所示角位移传感器表示检测角位移θ的电容容量的变化值转变为电讯号的差动电桥检测电路原理图。

本发明比现有技术具有如下优点：

电容型定向倾斜检测角位移传感器、能够检测定向倾斜度或垂直度，并且克服了自然、人为致使检测精度容易受到检测方向之外的倾斜因素影响的问题;差动电容型角位移传感器，使检测旋转角位移，倾斜度或垂直度时的线性度得到提高，有利于使检测电路简化，并提高检测精度。

本发明以下将结合附图中的实施例进行详述：