[发明专利]大位移信号测量器

说明书

技术领域：

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＝εS/4πkd    (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＝2πR*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＝RH/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1mm。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。

附图说明：

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。

具体实施方式：

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-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       10-电容动筒连接导线

          11-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-被测物体     15-连接件

          16-大位移信号测量器     17-浮筒式气柜