雙單極電容差分位移傳感器制造技術

本發明專利技術提供一種雙單極電容差分位移傳感，具有信號處理電子設備，依次包含上感應件、目標件和下感應件；上、下感應件與信號處理電子設備相連，目標件與信號處理電子設備的地線連接；上、下感應件均包含電容屏蔽體及電容感應體，電容感應體的感應面與目標件表面相對，且對應面形狀相匹配，由電容變化測得位移量。本發明專利技術還提供一種由多個雙單級電容差分位移傳感器組合而成復合型雙單極電容差分位移傳感器。

【技術實現步驟摘要】
雙單極電容差分位移傳感器
本專利技術涉及測量使用的位移傳感器,特別涉及一種雙單極電容差分位移傳感器，還涉及一種復合型的雙單極電容差分位移傳感器。
技術介紹
目前從市場上可購買到的高測量靈敏度的電容位移傳感器有兩類。一類是如德國PhysikInstrumente(PI)生產的雙極電容位移傳感器。另一類是如英國Queensgate和德國Micro-Epsilon生產的單極電容位移傳感器?！皢螛O電容”的意思是電容的兩電極之一與地線相連，無需特定導線。電容的測量來自于那一個非地線極。而“雙極電容”，電容的測量來自于兩個非地線極。這兩個電極都需自己的特定導線。這兩類位移傳感器都需非常精確的定位安裝來達到傳感面與傳感面(雙極電容)之間的，或傳感面與測量面(單極電容)之間的，很高的平行度才能得到所指定的測量功能。盡管這些位移傳感器本身通過使用昂貴的材料和加工能達到較小的受溫度變化的影響，但精確的定位安裝后，由于定位裝置也受溫度變化的影響，整體測量系統很難達到預期效果，除非投入巨大的費用在定位裝置的材料和加工上。雙極電容位移傳感器比單極電容位移傳感器測量靈敏度高。兩者都需高精密加工制成。因此生產成本都較高。電容傳感器除感應電極外，還有附加電極起到屏蔽外來噪音和減小電容流失。這些附加電極的副作用是增大了不變電容，因此增大了整體電容，導致信號轉成時間增長，降低了信號采樣率。此外，雙極電容位移傳感器的兩個部分都連有導線和重量較大，造成了使用局限和動態性能差。單極電容位移傳感器靈敏度較差。較高靈敏度的需較高的刺激電壓和較長體形。
技術實現思路
為此，本專利技術所要解決的技術問題在于提供了一種雙單極電容差分位移傳感器。通過對零部件(感應件和目標件)結構的特殊設計和對整體結構的特殊設計來減小不變電容達到提高采樣率，抵消共同噪聲達到增大測量靈敏度，生產制造簡單化達到降低生產成本，減小運動件的重量達到增強傳感裝置的動態性能，和形成對稱達到減小整體傳感裝置對溫度變化的影響。本專利技術的雙單極電容差分位移傳感傳器已經保證了傳感器內的測量面與傳感面之間的高度精密定位，造成使用方便和使用成本低。上述問題通過如下技術方案實現：本專利技術首先提出一種雙單極電容差分位移傳感器，具有信號處理電子設備，其改進點在于，依次包含上感應件、目標件和下感應件；所述上感應件和下感應件與信號處理電子設備相連，所述目標件與信號處理電子設備的地線連接；所述上感應件和下感應件均包含電容屏蔽體及電容感應體，所述電容感應體的感應面與目標件表面相對，所述感應面形狀與目標件表面形狀相匹配。采用本技術方案，上電容感應體和目標體之間的間隙為d1,它們共同構成一個可變單級電容C1。下電容感應體和目標體之間的間隙為d2,它們共同構成另一個可變單級電容C2。當目標件向感應體方向平行位移時，間隙d1和d2一增一減地變化。因而電容C1和C2也一增一減地變化。電容差(C1-C2)由電子設備測得，由此測得位移量，是一種新型的傳感器。其中上、下感應件具有如下三種實現方式。其一：所述電容感應體及電容屏蔽體均為表面絕緣化的金屬導體部件；所述電容屏蔽體內具有容置槽，所述電容感應體為薄型片體并通過一薄壁空心連接件設置在電容屏蔽體的容置槽內。其二：所述電容感應體為金屬導體部件，所述電容屏蔽體為表面經過導體化的絕緣體部件；所述電容屏蔽體內具有容置槽，所述電容感應體為薄型片體并通過一薄壁空心連接件設置在電容屏蔽體的容置槽內。采用上述兩種方式，相對于現有技術而言，電容感應體和電容屏蔽體之間通過極小接觸面來實現粘接，可以有效降低感應件內的不變電容。提高了信號采樣率和較大測量靈敏度。其三：所述上感應件和下感應件包含絕緣主體，所述電容感應體是設置在絕緣主體上表面的第一金屬導體層，該第一金屬導體層外周具有由絕緣主體裸露而形成的絕緣圈，所述電容屏蔽體是包覆于主體上除第一金屬導體層及絕緣圈之外部分的第二金屬導體層。其中，所述感應件是在雙層印刷電路板上使用光刻腐蝕方法形成絕緣圈，雙層印刷電路板兩側面包覆有金屬導體層。此方式是本專利技術的另一重要改進，其可以使用制作印刷電路板的方式，使用雙層板來制作上、下感應件?；谄浔硎龅慕Y構，僅需要使用光刻腐蝕的方式將上述絕緣圈制作出來，雙層板的兩側使用同樣的金屬導體層包覆，便可以實現感應件的制作。當然基于上述結構的表述，其還可以使用陶瓷、玻璃等材料對其表面進行導體化來制作上、下感應件，表面導體化的處理方法又金屬真空蒸發鍍膜、表面金屬層粘貼和塑性電子導體印刷等方式，使用制作印刷電路板的方式來制作電容感應件更加的容易。上述方案中的任一種方案，所述電容感應體感應面及目標件表面的形狀為圓形、正方形、長方形或橢圓形。而電容屏蔽體的形狀并不限定，其同樣可以是圓形、正方形、長方形或橢圓形。形狀的改變，使得本專利技術傳感器可以具有更強的適用性。本專利技術還提出了一種帶有通孔的雙單極電容差分位移傳感器，其該進點在于：所述上感應件和下感應件上設置有通孔；所述目標件通過彈性部件固定設置在上、下感應件之間；所述目標件的兩側設置有推動件，推動件貫穿上感應件和下感應件的通孔。其中，所述彈性部件與目標件一體連接，其主體為平行于目標件外周邊緣的彈簧片體。所述彈簧片體的個數至少為三個，均勻布置在目標件的外緣。所述目標件的一面或兩面粘結有加強片，所述加強片與目標件形狀相同。所述彈簧片體的另一端連接有彈性固定體。還可以采用，包含至少兩個所述目標件，各目標件連接所述彈性片體，所述彈性片體與彈性固定體連接，各目標件之間通過中間支撐體和周邊支撐體分隔，所述中間支撐體和目標件的形狀相同，所述周邊支撐體與彈性固定體的形狀相匹配。還可以采用，所述彈性部件為成對縱向平行設置懸臂梁彈簧。上述所有技術方案中，所述目標件與上、下感應件連接設置或獨立于上、下感應件而單獨固定設置。上述方案中，通孔一般設置在上下感應件的中心，以保證推動件可以設置在整個傳感器的中心。本專利技術中的目標件采用至少三個以上平行于目標件邊緣且與目標件位于同一水平面的彈簧片體的方式，可以有效的避免由于溫度變化對目標件的影響，當溫度變化時，彈簧片體可以沿目標件外周邊緣發生微小水平方向的旋轉，而不會造成縱向的異動。通過設置加強片的方式，可以進一步避免在目標件平移的過程中由于外力而發生的變形。此外，本專利技術還是用了雙懸臂梁的設計，其可以在單個目標件上設置雙懸臂梁的方式，也可以是兩個目標件上下并列設置而自動形成的雙懸臂梁的方式。雙懸臂梁的方式可以有效的保障目標件在移動過程中始終與上下感應件平行。而，目標件可以通過定位片與上下感應件一體設置，也可以設置在獨立于上下感應件的其他外圍固定部件上。本專利技術還提出了一種推動件單獨設置的雙單極電容差分位移傳感器，其該進點在于：還包含有獨立于上、下感應件及目標件設置的第二推動件；所述目標件通過彈性部件固定設置在上、下感應件之間，第二推動件施力于目標件使之朝向上感應件或下感應件方向水平移動。其中，所述彈性部件與目標件一體連接，其為主體平行于目標件外周邊緣的彈簧片體。所述彈簧片體的個數至少為三個，均勻布置在目標件的外緣。所述目標件的一面或兩面粘結有加強片，所述加強片與目標件形狀相同。所述彈簧片體的另一端連接有彈性固定體。還可以采用，包含至少兩個所述目標件，各目標件連接所述彈性片本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙單極電容差分位移傳感器，具有信號處理電子設備，其特征在于：依次包含上感應件、目標件和下感應件；所述上感應件和下感應件與信號處理電子設備相連，所述目標件與信號處理電子設備的地線連接；所述上感應件和下感應件均包含電容屏蔽體及電容感應體，所述電容感應體的感應面與目標件表面相對，所述感應面形狀與目標件表面形狀相匹配。

【技術特征摘要】
1.一種雙單極電容差分位移傳感器，具有信號處理電子設備，其特征在于：依次包含上感應件、目標件和下感應件；所述上感應件和下感應件與信號處理電子設備相連，所述目標件與信號處理電子設備的地線連接；所述上感應件和下感應件均包含電容屏蔽體及電容感應體，所述電容感應體的感應面與目標件表面相對，所述感應面形狀與目標件表面形狀相匹配；其中，所述上感應件和下感應件上設置有通孔；所述目標件通過彈性部件固定設置在上、下感應件之間；所述目標件的兩側設置有推動件，推動件貫穿上感應件和下感應件的通孔。2.如權利要求1所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述電容感應體及電容屏蔽體均為表面絕緣化的金屬導體部件；所述電容屏蔽體內具有容置槽，所述電容感應體為薄型片體并通過一薄壁空心連接件設置在電容屏蔽體的容置槽內。3.如權利要求1所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述電容感應體為金屬導體部件，所述電容屏蔽體為表面經過導體化的絕緣體部件；所述電容屏蔽體內具有容置槽，所述電容感應體為薄型片體并通過一薄壁空心連接件設置在電容屏蔽體的容置槽內。4.如權利要求1所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述上感應件和下感應件包含絕緣主體，所述電容感應體是設置在絕緣主體上表面的第一金屬導體層，該第一金屬導體層外周具有由絕緣主體裸露而形成的絕緣圈，所述電容屏蔽體是包覆于主體上除第一金屬導體層及絕緣圈之外部分的第二金屬導體層。5.如權利要求4所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述感應件是在雙層印刷電路板上使用光刻腐蝕方法形成絕緣圈，雙層印刷電路板兩側面包覆有金屬導體層。6.如權利要求1至5中任一所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述電容感應體感應面及目標件表面的形狀為圓形、正方形、長方形或橢圓形。7.如權利要求1所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述彈性部件與目標件一體連接，其為主體平行于目標件外周邊緣的彈簧片體。8.如權利要求7所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述彈簧片體的個數至少為三個，均勻布置在目標件的外緣。9.如權利要求8所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述目標件的一面或兩面粘結有加強片，所述加強片與目標件形狀相同。10.如權利要求9所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述彈簧片體的另一端連接有彈性固定體。11.如權利要求10所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：包含至少兩個所述目標件，各目標件連接所述彈性片體，所述彈性片體與彈性固定體連接，各目標件之間通過中間支撐體和周邊支撐體分隔，所述中間支撐體和目標件的形狀相同，所述周邊支撐體與彈性固定體的形狀相匹配。12.如權利要求1所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述彈性部件為成對縱向平行設置的懸臂梁彈簧。13.如權利要求7至12中任一所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述目標件與上、下感應件連接設置或獨立于上、下感應件而單獨固定設置。14.如權利要求1至5中任一所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：還包含有獨立于上、下感應件及目標件設置的第二推動件；所述目標件通過彈性部件固定設置在上、下感應件之間，第二推動件施力于目標件使之朝向上感應件或下感應件方向水平移動。15.如權利要求14所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述彈性部件與目標件一體連接，其為主體平行于目標件外周邊緣的彈簧片體。16.如權利要求15所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述彈簧片體的個數至少為三個，均勻布置在目標件的外緣。17.如權利要求16所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述目標件的一面或兩面粘結有加強片，所述加強片與目標件形狀相同。18.如權利要求17所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：所述彈簧片體的另一端連接有彈性固定體。19.如權利要求18所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：包含至少兩個所述目標件，各目標件連接所述彈性片體，所述彈性片體與彈性固定體連接，各目標件之間通過中間支撐體和周邊支撐體分隔，所述中間支撐體和目標件的形狀相同，所述周邊支撐體與彈性固定體的形狀相匹配。20.如權利要求13所述的雙單極電容差分位移傳感器，其特征在于：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林立，
申請(專利權)人：林立，
類型：發明
國別省市：