[发明专利]一种物体间距测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种物体间距测量装置，其特征在于，包括：间距测量传感器、与所述间距测量传感器串联的振荡电路，以及间距计算模块，其中，

所述间距测量传感器用于将两个物体之间的距离转化为电容信号；

所述振荡电路用于在所述电容信号的激励下产生振荡频率信号；

所述间距计算模块用于根据所述振荡频率信号计算两个物体之间的距离。

2.根据权利要求1所述的物体间距测量装置，其特征在于，所述间距测量传感器包括：基座、与所述基座相连接的滑动测量头、位于所述基座与所述滑动测量头之间的弹性支撑件、固定于所述基座上的定极电容元件以及固定于所述滑动测量头上的动极电容元件；

所述定极电容元件与所述滑动测量头之间形成第一间隙；

所述动极电容元件与所述基座之间形成第二间隙；

所述定极电容元件与动极电容元件为同轴圆柱状壳体结构，二者之间形成电容。

3.根据权利要求2所述的物体间距测量装置，其特征在于，所述基座与所述滑动测量头相互平行，所述弹性支撑件包括可伸缩支撑柱和套设于所述可伸缩支撑柱上的弹簧。

4.根据权利要求3所述的物体间距测量装置，其特征在于，所述弹性支撑件呈环状均匀分布于所述定极电容元件的周围。

5.根据权利要求2所述的物体间距测量装置，其特征在于，所述动极电容元件和所述定极电容元件的高度均小于所述弹性支撑件未压缩状态时的长度；

所述定极电容元件设于所述动极电容元件的外周，在所述定极电容元件的内表面与所述动极电容元件的外表面之间形成电容。

6.根据权利要求2所述的物体间距测量装置，其特征在于，所述定极电容元件末端设有第一绝缘环，所述动极电容元件末端设有第二绝缘环。

7.一种物体间距测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将间距测量传感器置于两个物体的间隙中，获取此时所述间距测量传感器的电容信号C_x；

将所述电容信号C_x作为振荡电路的激励信号，并获取所述振荡电路在所述电容信号C_x的激励下产生的振荡频率信号f₁；

根据所述振荡频率信号f₁计算两个物体之间的距离d₀。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述间距测量传感器包括：基座、与所述基座相连接的滑动测量头、位于所述基座与所述滑动测量头之间的弹性支撑件、固定于所述基座上的定极电容元件以及固定于所述滑动测量头上的动极电容元件，所述定极电容元件、动极电容元件为同轴圆柱状壳体结构，二者之间形成电容；

将间距测量传感器置于两个物体的间隙中，获取此时所述间距测量传感器的电容信号C_x具体为：

根据下式得到电容信号Cx：

其中，ε是介质介电常数，dx是电极筒重叠区域的长度，D₁是定极筒的内侧直径，D₂是动极筒的外侧直径；

所述获取所述振荡电路在所述电容信号C_x的激励下产生的振荡频率信号f₁具体为：

根据下式得到振荡频率f₁：

其中，C₀是耦合和寄生电容之和，L是振荡电路的电感；

所述根据所述振荡频率信号f₁计算所述两个物体之间的距离d₀具体为：

根据下式得到所述两个物体之间的距离d₀：

其中，d₁是定极筒的长度，d₂是动极筒的长度。