专利名称：大位移信号测量器的制作方法
技术领域：
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本发明属于测量测试技术领域，具体涉及一种大位移信号测量器，适用于垂 直位移的测量，比如浮筒式气柜高度等。
背景技术：
现在市场上有多种位移信号测量装置，分为大位移测量和微小位移测量。对 于大位移测量， 一般采用计量光栅或磁栅，测量距离一般为0.001 10m，测量 精度高、反应快，但是价格比较昂贵，易于受到外界物体或电磁场的干扰，且设 备精细，长期安装在恶劣的环境下会到时测量不准或测量仪器损坏，难以满足各 种工程要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服上述缺陷的大位移信号测量器，能够提供较 高的测量精度，适用范围更广，并且成本低，不易损坏。 本发明采用的技术方案
大位移信号测量器，其特征在于具有绝缘底座，绝缘底座上安装有电容定 筒，电容定筒的上端套装有环形限位顶板，环形限位顶板下端安装有金属弹簧压 片；所述的电容定筒外套有与之间隔一定空隙的电容动筒，所述的电容动筒外有 绝缘外罩；所述的绝缘外罩与电容动筒下端固定连接有环氧限位底板，所述的金 属弹簧压片顶触于电容动筒内壁上；所述的绝缘底座上分别有引出有导线连接到 电容定筒和弹簧压片上。
所述的大位移信号测量器，其特征在于所述的绝缘底座上引出导线连接到 电容定筒的底部；所述的绝缘底座上引出有另一导线经过电容定筒底部的开孔， 从电容定筒中间穿过，再经过环形限位顶板连接到金属弹簧压片上。
所述的大位移信号测量器，其特征在于所述的电容定筒与电容动筒均为金 属筒。
所述的限位顶板与限位底板均采用环氧材料。
本发明当用于测量大型浮筒式气柜时，安装一个悬杆， 一端与浮筒固定连接， 另 一端通过丝绳与绝缘外罩顶部固定连接即可。被测物件在垂直方向发生位移时，通过丝绳带动电容动筒沿电容定筒轴向移动，使两个筒的重叠面积减小，进而引起这两个筒之间的电容量减少；被测物件在垂直方向的位移减小时，电容动筒在自身重力作用下下降，使两个筒的重叠面积增大，从而使其电容量增大。
大位移信号测量器初始零位时，电容定筒与电容动筒的电极板完全重叠，此时电容量最大；当被测物体存在位移时，两个筒之间的重叠面积变小，引起电容量变化。当圆柱形电容器两极板之间的距离远小于极板的线度时，电容器的电容可以近似用平行板电容器的电容公式来计算，计算公式如下
C = e S/4 jt kd (1)
其中S是电容动筒与电容定筒之间的重叠面积；d为两个筒之间的距离，两个筒保持固定距离时为一定值。
两个筒重叠部分面积计算如下
S = 2nR*H (2)
其中H表示两个筒重叠的高度。
由公式(1)和公式(2)可得
C = eRH/2kd (3)
从公式(3)中可以看出电容定筒与电容动筒之间的电容量与重叠区域的高度成正比，所以可通过测量电容量的变化达到测量位移的目的。由于被测对象的位移变化与两个电容筒的重叠高度变化是相反的，因此本测量器的信号变化与待测位移的变化成反比
本发明的优点
本发明提供的大位移信号测量器，其输出信号为模拟信号，经测量模块转成数字信号后，被测物体位移可精确到lmm。本发明结构简单，不易损坏，制造成本低，能适用于恶劣环境下的大位移测量，比如浮筒式气柜的高度等，可满足自动控制系统的要求。
图1为本发明大位移信号测量器的结构示意图；图2为本发明应用于浮筒式气柜高度测量的示意图。
具体实施例方式
4参见图1-2:
图中标号1—绝缘外罩 2—电容动筒 3—电容定筒 4一绝缘底座
5—连接丝绳6—环形环氧限位顶板7—环形环氧限位底板8 —弹簧压片9_螺栓 IO—电容动筒连接导线11 一电容定筒连接导线 12 _电容动筒导线接线端子13 —电容定筒导线接线端子 14一被测物体15—连接件16 -大位移信号测量器 17-浮筒式气柜
如图1所示，大位移信号测量器，具有绝缘底座4，绝缘底座4上安装有电容定筒3，电容定筒3的上端套装有环形环氧限位顶板6，环形环氧限位顶板6下端通过螺栓9安装有金属弹簧压片8;电容定筒3外套有与之间隔一定空隙的电容动筒2，电容动筒2外有绝缘外罩1;绝缘外罩1与电容动筒2下端固定连接有环氧限位底板7，金属弹簧压片8顶触于电容动筒2内壁上；绝缘底座4上分别固定有电容动筒导线接线端子12、电容定筒导线接线端子13，分别连接电容动筒连接导线10、电容定筒连接导线11，动筒连接导线10经过电容定筒3底部的开孔，从电容定筒3中间穿过，再经过环形环氧限位顶板6连接到金属弹簧压片8上，电容定筒连接导线11直接连接到电容定筒3上。
图2是安装在超导托卡马克核聚变实验装置EAST大型低温系统压縮机站的浮筒式气柜高度测量设计图。
如图2所示，将本发明与浮筒式气柜17并排放置，丝绳连接于气柜17顶端，事先选择两点气柜高度对测量设备进行标定， 一次标定可终身使用。标定过程简单，只需将计算机测量显示值与现场实际高度对比即可。经实验验证，本发明能很好解决气柜高度的测量问题，测量精确度达到毫米量级。
权利要求
1、大位移信号测量器，其特征在于具有绝缘底座，绝缘底座上安装有电容定筒，电容定筒的上端套装有环形限位顶板，环形限位顶板下端安装有金属弹簧压片；所述的电容定筒外套有与之间隔一定空隙的电容动筒，所述的电容动筒外有绝缘外罩；所述的绝缘外罩与电容动筒下端固定连接有限位底板，所述的金属弹簧压片顶触于电容动筒内壁上；所述的绝缘底座上分别有引出导线连接到电容定筒和弹簧压片上。
2、 根据权利要求1所述的大位移信号测量器，其特征在于所述的绝缘底座上 引出导线连接到电容定筒的底部；所述的绝缘底座上引出有另一导线经过电 容定筒底部的开孔，从电容定筒中间穿过，再经过环形限位顶板连接到金属 弹簧压片上。
3、 根据权利要求1所述的大位移信号测量器，其特征在于所述的电容定筒与 电容动筒均为金属筒。
4、 根据权利要求1所述的大位移信号测量器，其特征在于所述的限位顶板与 限位底板均采用环氧材料。
全文摘要
本发明公开了大位移信号测量器，其特征在于具有绝缘底座，绝缘底座上安装有电容定筒，电容定筒的上端套装有环形限位顶板，环形限位顶板下端安装有金属弹簧压片；所述的电容定筒外套有与之间隔一定空隙的电容动筒，所述的电容动筒外有绝缘外罩；所述的绝缘外罩与电容动筒下端固定连接有限位底板，所述的金属弹簧压片顶触于电容动筒内壁上；所述的绝缘底座上分别有引出有导线连接到电容定筒和弹簧压片上。采用电容极板面积的变化进行测量，输出信号为模拟信号，经A/D模块转换成数字信号后，被测物体位移行程的测量精度可达到1mm，并且结构简单，成本低廉，易于标定，读数稳定可靠，可满足只能控制系统的要求。
文档编号G01B7/02GK101509754SQ20091011636
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者冯汉升, 明 庄, 胡良兵 申请人:中国科学院等离子体物理研究所