專利名稱：定向傾斜檢測角位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測定向傾斜度或垂直度的角位移傳感器，但不僅限于此。
在CN87100814中公開了一種檢測垂直與水平度偏差的角位移傳感器，稱為“傾斜測量裝置”，其不足之處在于在檢測坡度時，只有當兩個探測電極相等地浸入液體時，受所測表面的偏斜或傾斜影響的誤差Q′才為零，這在實際中難以做到。因所檢測物體表面并非只有一個方向的傾斜;特別是對空中物體做垂直度偏差檢測時，人為引起的檢測誤差Q′將不可避免。因此，檢測精度受所檢測物體表面的偏斜和人為偏斜的影響。此外，該裝置的線性度不高，因而，檢測精度不高，同時，溫度變化會引起檢測誤差。CN87100808公開一種選擇膜盒材料、尺寸、使膜盒壁隨溫度變化而變化，改變膜盒容積，以保持膜盒內(nèi)液體介質(zhì)等于膜盒容積的一半，解決溫度變化引起檢測誤差的方案，但存在膜盒容積的改變與膜盒內(nèi)液體介質(zhì)隨溫度變化的關(guān)系線性度不高，選擇膜盒壁厚需要很精確，制造困難等缺陷。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，而提供在一定范圍內(nèi)，不受檢測方向以外的偏斜或傾斜因素影響檢測精度，并且，線性度和檢測精度均較高的定向傾斜檢測角位移傳感器。
本發(fā)明的目的是通過下述途徑達到的第一個內(nèi)容本發(fā)明提供了以下三種定向傾斜檢測角位移傳感器1、固態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器，由電容定極板對和可相對于電容定極板對作相對旋轉(zhuǎn)運動的固態(tài)動極板組成，用于檢測旋轉(zhuǎn)角位移的傳感器構(gòu)成。固態(tài)動極板相對于水平線不可作旋轉(zhuǎn)運動。電容定極板對間的電容容量變化值，表示檢測出的定向傾斜角位移。固態(tài)動極板、轉(zhuǎn)動軸等轉(zhuǎn)動體的重心不在轉(zhuǎn)動軸的軸心線上。轉(zhuǎn)動軸的軸心線與水平線間的傾角小于90°時，使電容定極板對相對于水平線作旋轉(zhuǎn)運動時，轉(zhuǎn)動體重心點的重力能夠克服電容定極板對相對于固態(tài)動極板等轉(zhuǎn)動體作相對旋轉(zhuǎn)運動的力，使固態(tài)動極板相對于水平線不可作相對旋轉(zhuǎn)運動。
本發(fā)明提供了一種典型檢測旋轉(zhuǎn)角位移的傳感器，它由電容定極板對、固態(tài)動極板和流體介質(zhì)組成。至少有兩組表面間距不變、相等，相對表面形狀為扇形，尺寸相等，相對表面扇形同軸的、平行平板電容定極板對;也可以是，至少兩組相對表面同軸，表面間徑向間距相等、不變、相互表面輻射形狀相同、尺寸相等的，相互表面輻射形狀尺寸為柱狀園筒表面沿軸向從直徑上剖開成1/n(n≥2、3、4…自然數(shù))表面的電容定極板對。在兩組電容定極板對間各有用一種材料制成、厚度基本均勻、相等，形狀與電容定極板相對表面相似，有效表面形狀相同，尺寸相等的半園環(huán)形或半園筒形固態(tài)動極板。兩組電容定極板對間的固態(tài)動極板均與電容定極板對同軸;并且，能以同方向、相等角位移的繞軸線相對于電容定極板對作旋轉(zhuǎn)運動。兩組電容定極板對間電容量變化值之差，表示所檢測固態(tài)動極板的旋轉(zhuǎn)角位移。
2、液態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器，由兩個或兩個以上液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器固定組合構(gòu)成;同時應(yīng)滿足，用于檢測一個傾斜物體表面定向傾斜角位移時，如傾斜物體以一個檢測方向進行角位移變化，則各個液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器檢測出的角位移電訊號相等。各個液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和的平均值，表示所檢測的定向傾斜角位移量。當組成液態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的液動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器的數(shù)量為偶數(shù)時，各個液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和也表示所檢測的定向傾斜角位移量。
本發(fā)明提供了一種典型的液態(tài)動極板式差動電容型傾斜檢測角位移傳感器，由柱狀膜盒，體積基本等于膜盒容積一半的電解液和氣體及在柱狀膜盒壁上形成的電容定極板對構(gòu)成，至少有兩組表面間距相等、不變，相對表面形狀為扇形、尺寸相等，相對表面扇形同軸的平行平板電容定極板對;也可以是，至少兩組相對表面同軸，表面間徑向間距相等⒉槐?，相互钡a娣湫巫聰嗤?、硣\縵嗟鵲?，相互钡a娣湫巫闖嘰縹叢巴脖礱嫜刂嵯虼又本渡掀士 /n(n≥2、3、4…自然數(shù))表面的電容定極板對。電容定極板對表面分別同軸于柱狀膜盒。兩組電容定極板對相對表面軸線相互平行或同軸。兩組電容定極板對在軸向視圖上，扇形弧線所對的弦長線均相互平行。兩組電容定極板對間有相同電解液及氣體。兩組電容定極板對能以同方向相等角位移地繞電解液面軸線作相對旋轉(zhuǎn)運動。兩組電容定極板對間電容量變化值之差表示所檢測出的傾斜角位移量。
3、液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器，由兩個或兩個以上液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器固定組合構(gòu)成。同時應(yīng)滿足，用于檢測一個傾斜物體表面定向傾斜角位移時，如傾斜物體以一個檢測方向進行角位移變化時，則各個液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器檢測出的角位移電訊號相等。各個液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和的平均值，表示所檢測的定向傾斜角位移量;當組成液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器的液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器的數(shù)量為偶數(shù)時，各個液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和也表示所檢測的定向傾斜角位移量。
本發(fā)明提供了一種典型的液動極板式差動電阻型傾斜檢測角位移傳感器，由柱狀膜盒，體積基本等于膜盒容積一半的導(dǎo)電液和氣體及在柱狀膜盒內(nèi)壁上形成的電阻定極板構(gòu)成，至少有兩組用一種電阻材料制成、厚度相等，形狀相同，尺寸相等的扇形電阻定極板;也可以是至少有兩組用一種電阻材料制成、厚度相等，形狀相同，尺寸相等，形狀尺寸為柱狀園筒沿軸向從直徑上剖開成1/n(n≥2、3、4…自然數(shù))的弧形電阻定極板。兩組電阻定極板分別同軸于柱狀膜盒，兩組電阻定極板軸線相互平行或同軸。兩組電阻定極板在軸向視圖上，扇形弧所對的弦長線均相互平行。兩組電阻定極板的一表面與導(dǎo)電液接觸。另一表面與導(dǎo)電液不接觸。兩組電阻定極板與導(dǎo)電液接觸表面的形狀相同，面積基本相等。兩組電阻定極板能以同方向相等角位移地繞導(dǎo)電液面軸線作相對旋轉(zhuǎn)運動，兩組電阻定極板與導(dǎo)電液不接觸表面和兩組電阻極板與導(dǎo)電液間電阻變化值之差是所檢測出的傾斜角位移。
第二個內(nèi)容本發(fā)明提供的液態(tài)動極板式電容、電阻型傾斜檢測角位移傳感器解決溫度變化影響檢測精度不穩(wěn)定措施是選擇膜盒的至少一個密封端面是彈性的;膜盒的其余部分是剛性的。人為地對膜盒彈性密封端施加作用力，使其變形，則可以調(diào)整膜盒內(nèi)的電解液或?qū)щ娨赫寄ず腥莘e的比例。驅(qū)動膜盒彈性密封端面變形的是一套位移調(diào)整鎖定機構(gòu);主要由位移調(diào)整部分、與膜盒彈性密封端面連接的位移傳動部分及位移傳動部分的鎖定部分零件固定連接組成。位移調(diào)整部分的調(diào)整位移是傳遞到與膜盒彈性密封端面連接的位移傳動部分;同時，與膜盒彈性密封端面連接的位移傳動部分的位移又傳遞到膜盒的彈性密封端面，使彈性密封端面變形，改變膜盒容積。位移傳動部分的鎖定部份是彈簧裝置，彈簧裝置與位移調(diào)整部分或位移傳動部分相連接。彈簧裝置始終處于屈服變形狀態(tài)，使膜盒容積改變后穩(wěn)定不變。
本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點固態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器、液態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器，液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器，能夠檢測定向傾斜度或垂直度，并且克服了自然、人為致使檢測精度容易受到檢測方向之外的傾斜因素影響的問題;固態(tài)動極板式差動電容型角位移傳感器，使檢測旋轉(zhuǎn)角位移，傾斜度或垂直度時的線性度得到提高，有利于使檢測電路簡化，并提高檢測精度;液態(tài)動極板式差動電容、電阻型傾斜檢測角位移傳感器，使檢測傾斜或垂直度時的線性度得到提高，有利于使檢測電路簡化，并提高檢測精度;液態(tài)動極板式電容、電阻型傾斜檢測角位移傳感器溫度漂移的解決措施是，在人為檢測或調(diào)整設(shè)備水平中，使用角位移傳感器的時間實際不長，因此，環(huán)境溫度變化不大，以致可以忽略，如果在檢測之前，先調(diào)整容器或膜盒內(nèi)電解液或?qū)щ娨后w為規(guī)定體積(即校零)，那么，在一定的時間內(nèi)檢測傾斜或垂直度的精度比自動體積補償方式要高，并且調(diào)整鎖定機構(gòu)及膜盒的制造要求不很高、制造容易等。
圖面說明

圖1是本發(fā)明的一個平行平板形電容定極板對固態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖;
圖2是圖1所示角位移傳感器電容定極板和動極板的形狀及裝配示意圖;
圖3是圖1所示角位移傳感器的電容定極板對的軸向投影示意圖;
圖4是圖1所示角位移傳感器的等效電容示意圖;
圖5是圖1所示角位移傳感器的電容容量變化與檢測角位移的變化關(guān)系示意圖;
圖6是本發(fā)明的一個園筒形電容定極板對固態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖;
圖7是圖6所示角位移傳感器的A-A剖視圖;
圖8是圖6所示角位移傳感器的等效電容示意圖;
圖9是本發(fā)明的一個帶有液態(tài)動極板體積調(diào)整鎖定機構(gòu)的液態(tài)動極板式角位移傳感器結(jié)構(gòu)圖;
圖10是本發(fā)明的一個平行平板電容定極板對液態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖;
圖11是圖10所示角位移傳感器的軸向投影圖;
圖12是圖10所示角位移傳感器的B-B剖視圖;
圖13是圖10所示角位移傳感器的等效電容示意圖;
圖14是本發(fā)明的一個園筒形電容定極板對液態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖;
圖15是圖14所示角位移傳感器的D-D剖視圖;
圖16是圖14所示角位移傳感器的等效電容示意圖;
圖17是本發(fā)明的一個平行平板電阻定極板液態(tài)動極板式差動電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖18是圖17所示角位移傳感器的E-E剖視圖;
圖19是圖17所示角位移傳感器的等效電阻示意圖;
圖20是本發(fā)明的一個園筒形電阻定極板液態(tài)動極板式差動電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖;
圖21是圖20所示角位移傳感器的F-F剖視圖;
圖22是圖20所示角位移傳感器的等效示意圖;
圖23是解釋圖1至圖22所示的定向傾斜檢測角位移傳感器工作原理的示意圖;
圖24是解釋圖1至圖22所示的定向傾斜檢測角位移傳感器檢測垂直度時的工作原理示意圖;
圖25是本發(fā)明的一個平行平板形電容定極板對、固態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的軸向投影示意圖。
圖26是圖1至圖25所示角位移傳感器表示檢測角位移θ的電容容量或電阻值的變化值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦柕牟顒与姌驒z測電路原理圖。
本發(fā)明以下將結(jié)合附圖中的實施例進行詳述圖1至圖5是有關(guān)本發(fā)明的一個固態(tài)動極板式電容型定向傾斜角位移傳感器，特別是一個平行平板電容定極板固態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的示意圖。它用不導(dǎo)電的熱塑性塑料、如ABS塑制成柱狀園筒11，與密封端面21、22粘接或起聲波焊接(以下筒稱焊接)組成一個密封的空腔?？涨粌?nèi)是真空或空氣或惰性氣體[如氮氣]。在空腔內(nèi)有用導(dǎo)電材料[如鋁]制成的半園環(huán)形板狀電容定極板1、2、3、4、與用ABS塑料制成的電容定極板的支承件7、8、9、10焊接在一起，并使定位支承件焊接在11上，1、2和3、4分別構(gòu)成第一和第二電容定極板對。第一和第二定極板對同軸于軸心線OO′。第一、第二電容定極板對相互間的表面平行，且表面間的間距相等。在軸向投影圖上，第一、第二電容定極板對的相對表面形狀、尺寸、面積為相等的兩個半園形，且剛好在直徑上相接為一園。在第一、第二電容定極板對間分別有用導(dǎo)電材料[如鋁]板制成的，厚度均勻相等，面積相等的半園(環(huán))形動極板5、6。5、6用ABS塑料制成的園棒12同軸焊接。在軸向視圖上，5、6重合為一半園(環(huán))形。由ABS塑料制成的園環(huán)形支承端面23、24的外緣焊接在11的兩端。23、24的中心孔內(nèi)分別裝有同軸于軸心線OO′的滾動軸承。12的兩端與滾動軸承13、14同軸地固定配合在一起。5、6所成整體的重心不在軸心線OO′上。轉(zhuǎn)動11帶動第一、第二電容定極板對相對于OO′作旋轉(zhuǎn)運動時，5、6所成整體重心的重力能夠克服滾動軸承13、14內(nèi)外圈發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的力，以達到5、6相對于水平線不作相對旋轉(zhuǎn)運動。最好在12上加裝玻璃珠與ABS塑料混合制成的偏心塊20保證實現(xiàn)。在1至4上焊接有導(dǎo)電電極15至18，可用先與電容定極板焊接，在11上打孔引出電極，再填塞孔的方式完成。為加強屏蔽，用鋁板19制成園環(huán)形板焊接在11的中間，且在11園筒內(nèi)表面蒸鍍或噴渡導(dǎo)電物。
如用Co1、Co2分別表示第一、第二電容定極板對間的電容容量。則當旋轉(zhuǎn)11帶動第一、第二電容定極板對繞OO′作旋轉(zhuǎn)運動時，第一、第二電容定極板對間的電容容量呈線性差動關(guān)系變化，且兩電容定極板對間電容容量變化值的差值與旋轉(zhuǎn)角位移呈線性關(guān)系變化。如在11下加裝一基座，用基座與被測物體接觸，可以檢測到被測物體表面的定向傾斜度或垂直度。
可以想到，若拆下密封端面21后，將11固定在支架上，12與另一旋轉(zhuǎn)物體同軸連接時，可以檢測旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)角位移或轉(zhuǎn)速。
電容定極板對間的電容容量可根據(jù)平行平板電容容量公式求得。
圖6至圖8是關(guān)于本發(fā)明的一個固態(tài)動極板式電容型角位移傳感器特別是一個半園筒形電容定極板固態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的示意圖。可用ABS塑料制成柱狀園筒37與密封端面38.39焊接成一個密封的空腔?？涨粌?nèi)是真空或空氣或惰性氣體(如氮氣)。在空腔內(nèi)有用ABS塑料制成的實心園柱體29。它的一端與39同軸焊接。在37園周表面上，分別焊接用導(dǎo)電材料[如銅]制成的半園筒形電容定極板25、27，它們的軸向長度相同和內(nèi)表面半徑相同。在29的園周外表面上分別焊接有用導(dǎo)電材料(如銅)制成的半園筒形電容定極板26、28，它們的軸向長度、外表面半徑相同。25和26，27和28分別構(gòu)成第一、第二電容定極板對，它們相互間的表面同軸于軸心線OO′。第一、第二電容定極板對的徑向間距相等。在軸向投影圖上25和27，26和28剛好在一直徑線上分別相接為兩個園環(huán)。在軸向上25和26、27和28對應(yīng)的軸向長度相同。因此，兩組電容定極板對表面的相對輻射形狀相同、尺寸相等、面積相等。在第一、第二電容定極板對間分別有用鋁卷制的、厚度均勻相等的、半園筒形動極板30、31和用介電常數(shù)一定的不導(dǎo)電熱塑性塑料制成的、厚度均勻相等的、半園筒形動極板32、33。30至33用ABS塑料園環(huán)34同軸焊接起來，在軸向投影圖上，30和31，32和33的投影分別重合為兩個在同一直徑上剛好相接成一園環(huán)的兩個半園環(huán)。在30至33，34所成園筒的兩端分別焊有ABS塑料制成的園環(huán)形板35、36。在29的兩端分別裝有微型軸承40、41，它們同軸于OO′。35、36中心孔分別與40、41的外圈同軸地焊接，以達到30至33同軸于OO′。30至33、35、36、34所成整體的重心不在軸心線上，轉(zhuǎn)動37帶動第一、第二電容定極板對相對于OO′作旋轉(zhuǎn)運動時，30至33、35、36、34所成整體重心的重力能克服40、41內(nèi)外圈發(fā)生相對轉(zhuǎn)動的力，以達到動極板30至33相對于水平線不作相對旋轉(zhuǎn)運動。在35上加裝玻璃珠與ABS塑料混合制的偏心塊46保證實現(xiàn)。在25至28上焊接有導(dǎo)電電極42至45，可用先與電容定極板焊接，在柱狀筒37上打孔后引出電極，再使電容定極板形成在37、29上，并填塞孔的方式完成。
如用C11、C12分別表示第一、第二電容定極板對間的電容容量。則當旋轉(zhuǎn)37帶動第一、第二電容定極板對繞OO′作旋轉(zhuǎn)運動時，第一、第二電容定極板對間的電容容量呈線性差動關(guān)系變化，且兩電容定極板對間電容容量變化值與旋轉(zhuǎn)角位移呈線性關(guān)系變化。如在37下加裝一基座，用基座與被測物體接觸，可以檢測到被測物體表面傾斜度或垂直度。
可以想到，若拆下38后，將37固定在支架上，35與另一旋轉(zhuǎn)物體同軸連接時，可以檢測旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)角位移或轉(zhuǎn)速。
電容定極板對間的電容容量可根據(jù)園筒柱狀電容容量公式除以2求得。
圖9所示，是關(guān)于本發(fā)明的一個液態(tài)動極板式定向傾斜檢測角位移傳感器。特別是一個帶液態(tài)動極板體積調(diào)整鎖定機構(gòu)的液態(tài)動極板式定向傾斜檢測角位移傳感器的示意圖。它由裝有部分液體和部分氣體、并且兩端面是彈性密封端面的液態(tài)動極板式角位移傳感器47及調(diào)整鎖定機構(gòu)組成。調(diào)整鎖定機構(gòu)包括由金屬材料(如鋁)制成的截面形狀為矩形、折彎90度成Z型的傳動臂48、49。在48、49的中段各套有開矩形孔的定位支承件54、55。在48、49的一端各有一螺紋孔，螺紋旋向相反，其余的尺寸參數(shù)最好相同。中軸50的兩端軸分別與Z型傳動臂上的螺紋配合。當使50上的園盤朝一方向旋轉(zhuǎn)時，Z型傳動臂能同時朝外側(cè)移動;反之，同時朝內(nèi)側(cè)靠攏。Ω型彈簧片51的兩端分別焊接在Z型傳動臂上。48、49另一端面上、分別各鉆有一園孔。58、59為連接47彈性密封端面的位移傳動軸。58、59的軸線平行于液態(tài)動極板式角位移傳感器的軸線OO′。將開有園孔的定位支承件56、57焊接在47上，并使58、59在孔內(nèi)定位，定位支承件54、55焊接在47上，并使48、49的中段部分平行于47的軸心線。58、59的螺紋段部份與48、49的另一端開有園孔配合，并用螺母52、53緊固，使48、52、58和49、53、59連接或焊接。整個裝置形成時，51產(chǎn)生彈性變形，使48、49在51的彈力作用下，隨時處于朝外伸張或朝內(nèi)靠攏的受力作用狀態(tài)。
當使50轉(zhuǎn)動時，48、49分別以相等位移帶動58、59沿軸向同時朝內(nèi)或朝外側(cè)移動。當50不轉(zhuǎn)動后，58、59在51的彈性作用下保持移動后的位置不動。因此，可以調(diào)整47中的液態(tài)體積占47容積的比例。可以想到51也可兩端固定到58、59兩外端。
圖10至圖13是關(guān)于本發(fā)明的一個液態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器，特別是一個平行平板電容定極板對液態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器示意圖。它是用不導(dǎo)電、化學(xué)性能穩(wěn)定的塑料，最好用熱塑性聚酯[如VALOX等聚丁烯對二苯二酸酯(PBT)]加15～45%的小玻璃珠制成，以獲得機械強度和穩(wěn)定性好的柱狀園筒60、61，厚度均勻園形隔板62、63;相同直徑的園形端面65至68，以及由化學(xué)性能穩(wěn)定的彈性材料，[如不銹鋼]同心壓制的尺寸完全相同的環(huán)形波紋園環(huán)膜片69至72分別同軸O1O2、O3O4軸線焊接起來構(gòu)成四個容積相等、形狀相同、軸心線平行的柱狀形密封空腔Ⅰ至Ⅳ。各空腔在常溫常壓下充有相同介電常數(shù)的、占空腔一半容積的電解液[以下筒稱液動極板]113至116，空腔的其余部分充有相等介電常數(shù)的氣體，如空氣或惰性氣體(如氬汽)。空腔Ⅰ至Ⅳ可以通過使60、61水平放置時，使65至68與62、63間表面平行、間距相等;69、70同直徑園環(huán)線平行于62、63表面，且表面間間距相等的方法獲得。
園筒連接件64將60、61與軸心線O1O2、O3O4平行地連接起來。69至72相同直徑上有一通過加強厚度獲得的剛性園環(huán)(園環(huán)的剖面圖所示)。定位支承件75、76焊接在64上，并同時分別與65至68焊接在一起。在69至72的剛性園環(huán)上，分別各對稱地平行剛性園環(huán)軸線各焊接兩根帶螺紋段部分的螺紋連接園桿79與80、81與82、83與84、85與86，[注在圖11中打括號的部分為圖10的右視圖，不打括號的部分為左視圖所示部件)。在75、76端面上分別各鉆有一個平行于O1O2的孔，端面?zhèn)鲃虞S73、74由螺桿部分與截面形狀為矩形段部分組成，其矩形段置入75、76的孔內(nèi)后使其軸線平行于O1O2，并保持移動時平行不變。79至82、73與83至86、74用開有相應(yīng)孔的連接片77與78分別連接，并加以螺母103至112緊固，或熔化焊接。當使73、74以相同位移同時朝外側(cè)或朝內(nèi)側(cè)移動時，可以調(diào)整空腔Ⅰ至Ⅳ內(nèi)的液體介質(zhì)113至116分別等于空腔容積一半的體積?？涨虎裰立舻男螤?、容積相同。73、74與圖9的58、59等效。
用導(dǎo)電材料，(如鎳鉻不銹鋼)制成的半園形電容定極板87至94分別用真空淀積或金屬薄熱粘接方法安裝在園形端面65至68和園形隔板62、63表面內(nèi)。其中半園形板87與88、89與90、91與92、93與94分別構(gòu)成第一、第二、第三、第四電容定極板對，第一、第二電容定極板對相互間表面的軸線與軸心線O1O2重合，第三、第四電容定極板對相互表面的軸線與軸心線O3O4重合。第一、第二、第三、第四電容定極板對間表面平行，且每對定極板對的間距相等，表面尺寸相等、相對面積為相等的半園形。在軸向投影圖上第一、第二電容定極板對的相對面積重合，第三、第四電容定極板對的相對面積重合，且第一、第二電容定極板對重合的相對面積與第三、第四電容定極板對重合的相對面積的弦長線平行。四組電容定極板對的相對形狀面積相同、面積相等。
在87至94上分別焊接有導(dǎo)電極95至102。采用預(yù)埋電極再用真空淀積電容定極板的方式連接。
從以上描述可知，當調(diào)整73、74使空腔Ⅰ至Ⅳ中的液介質(zhì)113至116分別等于空腔容積的一半體積時。如用C21、C22、C23、C24分別表示第一、第二、第三、第四電容定極板對間的電容容量。在60、61下安裝一個基座，使其底面基本與O1O2、O3O4平行，用基座底面與被測物體表面接觸，可以檢測到被測物體表面的定向傾斜度或垂直度。
C21至C24可根據(jù)平行平板電容容量公式求得。C21、C22的電容量變化值之和與C23、C24的電容容量變化值之和的差值Cθ、與所檢測定向傾斜或垂直角位移θ呈線性關(guān)系變化。
可以想到C21、C24和C23、C22相當于兩個相同受檢測定向角位移方向以外傾斜因素影響檢測精度的液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器。
圖14至圖16是本發(fā)明的一個液態(tài)動極板式電容型定向傾斜角位移傳感器，特別是一個半園筒形電容定極板液動極板式差動電容定向傾斜檢測型角位移傳感器示意圖。它是用不導(dǎo)電、化學(xué)性能穩(wěn)定的塑料，最好用熱塑性聚酯[如VALOX等聚丁烯對二苯二酸酯(PBT)]加15～45%的玻璃珠，以獲得機械強度和穩(wěn)定性好的柱狀園筒117，厚度均勻的園形隔板118，同直徑的實心園柱體119、120及由化學(xué)性能穩(wěn)定的材料[如不銹鋼]同心壓制的環(huán)形波紋園環(huán)膜片121、122同軸焊接構(gòu)成二個相同形狀、容積相等、同軸的柱形密封空腔Ⅰ至Ⅱ。各空腔在常溫常壓下充有相同介電常數(shù)的、占空腔容積一半的電解液[以下簡稱動極板153、154]，空腔的其余部分充有相等介電常數(shù)的氣體或隋性氣體，[如空氣、氮氣]?？涨虎瘛?、Ⅱ′可以通過使117水平放置時，使121、122同直徑園環(huán)線平行118表面，且表面間間距相等的方法獲得。
121、122相同直徑上有一通過加強厚度獲得的剛性園環(huán)(園環(huán)剖面圖所示)。在121、122剛性園環(huán)上，分別各同軸地焊接兩根帶螺紋的連接桿127與128，129與130。在119、120兩端分別各鉆有平行于軸心線OO′的矩形孔。端面?zhèn)鲃虞S123、124由螺桿部分與截面形狀為矩形段部分組成，其矩形段置入119、120矩形孔內(nèi)后，使其軸線平行于OO′，并保持移動時平行不變。127、128，123與129、130、124用開有相應(yīng)孔連接片125與126分別連接，并加以螺母147至152緊固，或焊接。當使123、124以相同位移同時朝外側(cè)或朝內(nèi)側(cè)移動時，可以調(diào)整空腔Ⅰ′、Ⅱ′內(nèi)電解液153、154分別等于空腔一半的容積。空腔Ⅰ′Ⅱ′的形狀相同，容積相等。123、124與圖9的傳動軸等效。
由導(dǎo)電材料(如鎳鉻不銹鋼)制成的半園筒形電容定極板131至138分別用真空淀積或金屬薄熱粘接方法安裝在117內(nèi)表面和119、120表面內(nèi)。其中半園筒形板131與132、133與134、135與136、137與138分別構(gòu)成第一、第二、第三、第四電容定極板對，他們相互間表面的軸線在軸心線OO′上，每對定極板對相互間表面徑向間距相等、不變。在軸向投影圖上，電容定極板131與133、132與134、135與137、136與138分別重疊，131與133重疊部分和135與137重疊部分和136與138重疊部分剛好在同一直線上分別相接為兩個園環(huán)。在軸向上131和132、133和134、135和136、137和138對應(yīng)的軸向長度相同。四組電容定極板對的相對表面輻射形狀相同，尺寸相等、面積相等。
在131至138上分別焊接有導(dǎo)電電極139至146?？刹捎妙A(yù)埋電極、再用真空淀積電容定極板的方式連接。
從以上描述可知，當調(diào)整123、124使空腔Ⅰ′、Ⅱ′中的液體介質(zhì)153、154分別等于空腔容積的一半時，如用C31、C32、C33、C34分別表示第一、第二、第三、第四電容定極板對間的電容容量。在117下安裝一個基座，使其底面基本與軸心線OO′平行，如用基座底面與被測物體表面接觸，可以檢測被測物體表面的定向傾斜度或垂直度。
C31至C34可根據(jù)園筒形電容容量公式求得。C31、C32的電容量變化值與C33、C34的電容量變化值的差值Cθ′與檢測定向傾斜或垂直角位移θ呈線性關(guān)系變化。
可以想到C31與C33和C32與C34電容型相當于兩個相同受檢測方向以外傾斜因素影響檢測精度的液態(tài)動極板式傾斜檢測的角位移傳感器。第一至第四電容定極板對的相對形狀面積(或定極板)也可以是各項幾何尺寸相等的扇形。
圖17至圖19是本發(fā)明的一個液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器，特別是一個平行平板電阻定極板液態(tài)動極板式差動電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器。它是用不導(dǎo)電、化學(xué)性能穩(wěn)定的塑料，最好用熱塑性聚酯[如VALOX等聚丁烯對二苯二酸酯(PBT)]加15～45%的小玻璃珠、以獲得機械強度和穩(wěn)定性好的柱狀園筒155、厚度均勻的園形隔板156、帶軸的園形端面159、160及由化學(xué)性能穩(wěn)定的材料[如不銹鋼]同心壓制波紋園環(huán)膜片157、158同軸焊接構(gòu)成二個形相同形狀，容積相等同軸的柱形密封空腔Ⅰ″、Ⅱ″。在常溫常壓下空腔內(nèi)充有相同的、等于空腔容積一半的導(dǎo)電液，[如蒸餾水、甲醇和一種鹽(如三水醋酸鈉CH3COONa.3H2O)的混合物171、172]，空腔的其余部分充有氣體，或隋性氣體(如空氣或氮氣)。空腔Ⅰ″、Ⅱ″可以通過使155水平放置時，使159、160與156相互間表面平行、間距相等;157、158相同直徑上的園環(huán)線平行于156表面，且相互表面間間距相等的方法得到。
定位支承件161、162焊接在155的外壁兩端，161、162上開有通過軸心線O1O2的矩形孔。159、160包括園盤、矩形段軸和帶螺紋段軸，一次同軸加工而成。其矩形段置入161、162的矩形孔內(nèi)，使軸線與軸心線O1O2重合，并保持移動位移時重合不變。當使帶軸的159、160沿軸線以相同的位移同時朝外側(cè)或內(nèi)側(cè)移動時，可以調(diào)整空腔Ⅰ″、Ⅱ″中的導(dǎo)電液171、172等于空腔容積的一半。159、160的軸與圖9的傳動軸58、59等效。
由電阻材料(如鎳)制成的厚度均勻相同、面積相等的半園形電阻定極板163至166分別用真空淀積或金屬薄熱粘接的方法同軸地分別安裝于園形端面159、160，園形隔板156的表面上。在軸向投影圖上，163、164重疊，165、166重疊，且163與164重疊部分和165、166重疊部分，剛好在同一直徑線上相接為一園。其中163至166分別構(gòu)成第一至第四電阻定極板。
在163至166上分別各焊接有一導(dǎo)電電極167至170。采用預(yù)埋電極再真空淀積電阻定極板、再用填孔的方式連接。當然，導(dǎo)電極167至170可是薄板似的，襯于電阻定極板的板狀導(dǎo)電極。
通過上述描述可知，當調(diào)整園形端面159、160使空腔Ⅰ″、Ⅱ″中的導(dǎo)電液171、172分別等于空腔容積的一半時，如用R1、R2、R3、R4分別表示電阻定極板的導(dǎo)電電極與導(dǎo)電液之間的電阻值。在155下安裝一個基座，使基座底面基本與O1O2平行。用基座底面與被測物體表面接觸，則可以檢測被測物體表面的定向傾斜度或垂直度。
R1R2的電阻變化值之和與R3R4電阻變化值之和的差值Rθ與檢測傾斜或垂直角位移呈線性關(guān)系變化。
可以想到R1與R3、R2與R4相當于兩個相同受檢測定向角位移方向之外傾斜因素影響檢測精度的液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器。
圖20至圖22是關(guān)于本發(fā)明的一個液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器，特別是一個半園筒形電阻定極板液態(tài)動極板差動式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器的示意圖。它是用不導(dǎo)電、化學(xué)性能穩(wěn)定的塑料、最好用熱塑性聚酯[如VALOX等聚丁烯對苯二酸酯(PBT)]加15～45%的小玻璃珠，以獲得機械強度和穩(wěn)定性好的柱狀園筒173，厚度均勻的園形隔板174，帶軸的園形端面177、178及由化學(xué)性能穩(wěn)定的材料(如不銹鋼)同心壓制的環(huán)形波紋園環(huán)膜片175、176同軸焊接構(gòu)成二個形狀相同、容積相等的、同軸的柱形密封空腔Ⅰ″′Ⅱ″′?？涨辉诔爻合鲁溆邢嗤摹⒌扔诳涨蝗莘e一半的導(dǎo)電液，[如蒸餾水、甲醇和一種鹽(如三水醋酸鈉CH3COONa.3H2O)的混合物189、190]，空腔的其余部分充有氣體或隋性氣體，(如空氣或氮氣)?？涨虎瘛濉洧颉濉淇梢酝ㄟ^使柱狀園筒173水平放置時，使177、178與174相互間表面平行、間距相等;175、176相同直徑上的園環(huán)線平行于174，且相互表面間間距相等的方法得到。
定位支承件179、180焊接在173的外壁兩端，上面開有通過軸線O1O2的矩形孔。帶軸的園形端面由園盤、矩形段軸，帶螺紋段軸一次同軸加工而成。其矩形段置入179、180的矩形孔后，使軸線與O1O2重合，并保持移動時重合不變。當使177、178沿軸線以相同的位移同時朝外側(cè)或內(nèi)側(cè)移動時，可以調(diào)整Ⅰ″′、Ⅱ″′中的導(dǎo)電液189、190等于空腔容積的一半。177、178的軸與圖9的傳動軸58、59等效。
由電阻材料(如鎳)制成的厚度均勻相同、面積相等的半園筒形電阻定極板181至184，分別用真空淀積或金屬薄熱粘接方法同軸地、分別安裝于柱狀園筒園周內(nèi)表面上。在軸向投影圖上，電阻定極板181與182重合，183與184重合，且181與182重合部分和183與184重合部分剛好在同一直徑上相接為一園;在軸向上，181至184的長度相同。其中181至184分別構(gòu)成第一至第四電阻定極板對。
在181至184上分別各焊接有一導(dǎo)電電極185至188，采用預(yù)埋電極再真空淀積電阻定極板或打孔與電阻定極板焊接再填孔的方式連接。
從以上描述可知，如調(diào)整177、178使Ⅰ″′、Ⅱ″′中的189、190分別等于空腔容積的一半時，如用R11、R12、R13、R14分別表示電阻定極板的導(dǎo)電電極與導(dǎo)電液之間的電阻值。在柱狀園筒173下安裝一個基座，使基座底面基本與O1O2平行。用基座底面與被測物體表面接觸，可以檢測被測物體表面的定向傾斜或垂直度。
R11、R12的電阻變化值之和與R13、R14電阻變化值之和的差值Rθ與檢測傾斜或垂直角位移呈線性關(guān)系變化。
可以想到R11與R13、R12與R14分別相當于兩個相同液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器。其檢測精度都受檢測定向角位移之外傾斜因素的影響。
本發(fā)明的液態(tài)動極板式定向傾斜檢測角位移傳感器與固態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的檢測工作原理相同。如圖23所示，其中191表示一個液態(tài)動極板式定向傾斜檢測角位移傳感器(電容、電阻型)，192表示一個安裝于液態(tài)動極板式定向傾斜檢測角位移傳感器191下面基座。基座192與角位移傳感器191安裝為一體，可采用焊接或夾持緊固等方法實現(xiàn)?；?92底面(圖中箭頭S指向)是平整光潔的平面，其底面基本平行于角位移傳感器的軸線OO′。設(shè)角位移傳感器的軸線OO′與水平基準線H之間有一傾斜角度β。OO′為液態(tài)動極板的液面軸心線，G點為OO′的長度中點。GF為垂直線。GE為通過G點，且垂直于液面軸心線的反應(yīng)角位移傳感器191檢測傾斜角位移或垂直度θ的指定檢測方向。當基座192的底面S相對于角位移傳感器191的液面中心軸線QQ′作相對旋轉(zhuǎn)運動時，可以檢測定向傾斜或垂直角位移θ的變化量，且其結(jié)果不受β角度變化的影響。
應(yīng)當注意如圖23中所示的角位移傳感器191為圖20至圖23所示的液態(tài)動極板式差動電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器時，如規(guī)定β不變化，變化θ時，則R11、R12電阻變化值之和與R13、R14電阻變化值之和相等，即本發(fā)明所指的如傾斜物體以一個檢測方向進行角位移變化，則各個液動極板式(電容)電阻型傾斜檢測角位移傳感器檢測出的角位移電訊號相等。
圖24進一步描述了角位移傳感器檢測一傾斜物體垂直度或傾斜度時的工作原理。設(shè)箭頭y所指為一水平面，GF為垂直線，193為被檢測傾斜物體，194為角位移傳感器95的基座。當194放置于193的一個面上時，可以檢測出193的垂直偏差θ，且所檢測出的垂直偏差θ不受傳感器195的軸心線是否和水平線傾斜的影響。
請注意以下三點(1)對于本發(fā)明實施例中所述的固態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器，只有當動極板轉(zhuǎn)動軸的軸心線不垂直于水平線時，檢測方有效。(2)對于本發(fā)明實施例中所述的液態(tài)動極板式電容、電阻型，定向傾斜檢測角位移傳感器，只有當以定極板為半徑所構(gòu)成的假想園板或園筒都視為能夠被液態(tài)動極板侵入或接觸時，檢測方有效。(3)本發(fā)明實施例所示的液態(tài)動極板的體積等于空腔容積的一半時，先測量得第一、第二(或者第三、第四)電容定極板對間的電容容量之和并作記錄，或測量得第一、第二(或第三、第四)電阻電極板導(dǎo)電電極與導(dǎo)電液之間的電阻值之和并作記錄，以后，當溫度變化引起液體動極板體積變化時再測量一次第一、第二(或第三、第四)電容定極板對間的電容容量之和，或再測量一次第一、第二(第三、第四)電阻定極板導(dǎo)電電極與導(dǎo)電液之間的電阻值之停源伺卸?，悼d萑萘恐突虻繾柚抵陀爰鍬嫉牟慰薊即蠡蛐?，都应该调整端脣z?，市M溆氬慰薊家恢隆 圖25是本發(fā)明的一個平行平板電容定極板對固態(tài)動極板式差動電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的軸向投影示意圖。特別是用于解釋為了使兩組電容定極板對間的電容量變化與固態(tài)動極板相對于兩組電容定極板對的旋轉(zhuǎn)角位移呈線性差動關(guān)系變化，選擇兩組電容定極板對與兩個固態(tài)動極板相互位置的關(guān)系的解釋示意圖，是圖1至圖5的進一步延伸。
196、197為兩個扇形極板，組成第一電容定極板，198是196、197間的半園形固態(tài)動極板;199、200為兩個扇形極板，組成第二電容定極板對，201是199、200間的半園形固態(tài)動極板。202是198上的轉(zhuǎn)動軸，203是安裝于動極板198上的偏心塊;204是201的轉(zhuǎn)動軸，205是安裝于動極板201上的偏心塊。并且，196、197的相對形狀和面積，尺寸與199、200的相對形狀和面積，尺寸完全相同和相等，形狀為扇形。第一、第二電容定極板對安裝于同一支承件206上。第一、第二電容定極板對196、197，199、200及固態(tài)動極板198、201分別同軸于轉(zhuǎn)動軸202、204的軸線OO′，OO″。轉(zhuǎn)動軸在支承軸承[圖中未示出]的支承下可相對于電容定極板對作相對旋轉(zhuǎn)運動。設(shè)第一、第二電容定極板對相對形狀面積扇形弧所對的園心角為60°，則通過選擇偏心塊203、205安裝于動極板198、201弧上邊緣位置，使198、201的弦線恰好在第一、第二電容定極板對相對形狀面積扇形弧所對園心角的等分線上，即30°處。則當使206以左端抬起時，第一、第二電容定極板對相對于水平線以同方向、相等角位移地作旋轉(zhuǎn)運動，而198、201則相對于水平線不作相對旋轉(zhuǎn)運動。因此，第一、第二電容定極板對間的電容量變化與第一、第二電容定極板相對于198、201作相對旋轉(zhuǎn)運動的角位移呈線性差動關(guān)系變化。則第一、第二電容定極板對間電容量變化值之差是所檢測的定向傾斜角位移。第一、第二電容定極板對相對表面平行，間距相等。198、201是用同種材料(如聚四氟乙烯)制成厚度相等，相對于電容定極板對的相對形狀面積最大有效部分為半園環(huán)形，且各項尺寸相等的半園環(huán)形板。198、201表面與電容極板196、200平行。
可以想到1、在上述動極板與電容定極板對相對位置關(guān)系不變的情況下，使轉(zhuǎn)動軸202、204同軸連接固定，則使轉(zhuǎn)動軸202或204與轉(zhuǎn)動體同軸連接起來時，可以檢測轉(zhuǎn)動體的旋轉(zhuǎn)角位移。
2、上述動極板與電容定極板對相對位置關(guān)系可以引用到本發(fā)明提到的由相對表面同軸，相互表面間相互輻射形狀面積為柱狀園筒表面沿軸向從直徑上剖開成1/n的，弧形電容定極板對。
由此，可清楚地知道，本發(fā)明的固態(tài)動極板式、液態(tài)動極板式電容型(傾斜、旋轉(zhuǎn))角位移檢測傳感器，液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器所稱的扇形包括半園環(huán)形、半園形、半園柱形在內(nèi)。
本發(fā)明實施例圖25中的轉(zhuǎn)動軸202、204的軸心線OO′、OO″不一定平行，如OO′相交的角度小于90°或180°時，仍然可以用于檢測定向傾斜角位移。
本發(fā)明的固態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳動器的另一個實施例是中國《工業(yè)表與自動化裝置》雜志1987年第四期第56頁所稱的“差動電容式角度傳感器”，在其轉(zhuǎn)動軸上加裝一偏心塊，使“旋轉(zhuǎn)園板D”相對于水平線不可作旋轉(zhuǎn)運動，定極板“A、B、C”可相對于水平線作旋轉(zhuǎn)運動，如加裝一基座，基座底面與被測傾斜物體表面接觸，如“旋轉(zhuǎn)園板D”相對于水平線不可作旋轉(zhuǎn)運動，定極板“A、B、C”可隨被測物體表面相對于水平線進行角位移變化，“旋轉(zhuǎn)園板D”相對于水平線不可作旋轉(zhuǎn)運動，則也可構(gòu)成本發(fā)明。
本發(fā)明的液態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的另一個實施例是EP35840所公開的“電容式傾斜量裝置”，由兩個或兩個以上“電容式傾斜測量裝置”固定組合構(gòu)成。各個“電容式傾斜測量裝置”是定極板對的表面形狀、尺寸相等，膜盒容積形狀、尺寸相等，膜盒中電解液相同、體積相等，膜盒中氣體相同?！半娙菔絻A斜測量裝置”以同軸或軸心線平行，以及在軸向視圖上如平移各個“電容式傾斜測量裝置”同軸時，各盒中裝有的4個形狀、尺寸相等的電極完全重疊，單獨的一個“第一電極”完全重疊在一起的組合方式固定在一起;則各個“電容式傾斜測量裝置”所檢測的傾斜電訊號之和的平均值即是所檢測的定向傾斜角位移電訊號，其精度不受測定傾斜檢測方向以外的傾斜因素影響。組成液動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的“電容式傾斜測量裝置”數(shù)量為偶數(shù)時，各個“電容式傾斜檢測裝置”所檢測的傾斜角位移電訊號之和也是所檢測的定向傾斜角位移訊號，其檢測精度不受檢測定向傾斜角位移方向之外的傾斜因素影響。
本發(fā)明的液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器的另一個實施例是CN87100814所公開的電阻型“傾斜測量裝置”，以二個或兩個以上電阻型“傾斜測量裝置”固定組給合構(gòu)成。各個“傾斜測量裝置”，是定極板“A、B、C、D”形狀相同、尺寸相等，用同一電阻材料制成，膜盒中的導(dǎo)電液相同、體積相等，膜盒中氣體相同?！皟A斜測量裝置”以同軸或軸心線平行以及在軸向視圖上，如平移各個“傾斜測量裝置同軸時，各盒中的“A、B、C、D”對應(yīng)地完全重疊;則各個“傾斜測量裝置”所檢測的傾斜角位移電訊號之和的平均值即是所檢測的定向傾斜角位移電訊號，其檢測精度不受檢測定向傾斜方向以外的傾斜因素影響。組成液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜角位移傳感器的“傾斜測量裝置”數(shù)量為偶數(shù)時，各個“傾斜測量裝置”所檢測的傾斜角位移檢測電訊號之和也是所檢測的定向傾斜位移訊號，其檢測精度不受檢測方向以外的傾斜因素影響。
本發(fā)明(定向傾斜檢測角位移傳感器)表示角位移θ電容容量或電阻值的變化值是通過電子線路轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦枺绮捎貌顒与姌蜻M行檢測。圖25反映了本發(fā)明圖1至圖25所示定向傾斜檢測角位移傳感器表示檢測角位移θ的電容容量或電阻值的變化值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦朧θ的差動電橋檢測電路原理圖，它由頻率恒定的正弦恒幅(恒電流或恒電壓)高頻電訊號產(chǎn)生振蕩器207，互感器(變壓器)208、209，高頻電訊號接收放大器210及被測阻抗ZX1、ZX2等組成。其中ZX1、ZX2表示定向傾斜檢測角位移傳感器的電容容量或電阻值;如檢測傾斜角位移時，若角位移變化為θ，則210接收放大器的輸出電訊號將變化Vθ，Vθ表示角位移θ的電訊號。ZX1和ZX2分別相當于圖4所示的C01和C02;或ZX1和ZX2分別相當于圖8所示的C11和C12;或ZX1和ZX2分別相當于圖13所示的(C21+C22)和(C23+C24)[C21與C22并聯(lián)，C23與C24并聯(lián)];或ZX1和ZX2分別相當于圖22所示的(R11+R12)和(R13+R14)[R11與R12串聯(lián)，R13與R14串聯(lián)]等。
本發(fā)明液態(tài)動極板式電容或電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器所指的電訊號之和可用電訊號加法電路進行電訊號相加;電訊號的平均值可用除法電路進行電訊號計算。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器，由電容定極板對和可相對于電容定極板對作相對旋轉(zhuǎn)運動的固態(tài)動極板組成，用于檢測旋轉(zhuǎn)角位移的傳感器構(gòu)成，其征在于固態(tài)動極板相對于水平線不可作旋轉(zhuǎn)運動，電容定極板對間的電容容量變化值，表示檢測出的定向傾斜角位移，固態(tài)動極板、轉(zhuǎn)動軸等轉(zhuǎn)動體的重心不在轉(zhuǎn)動軸的軸心線上，轉(zhuǎn)動軸的軸心線與水平線間的傾角小于90°時，使電容定極板對相對于水平線作旋轉(zhuǎn)運動時，轉(zhuǎn)動體重心點的重力能夠克服電容定極板對相對于固態(tài)動極板等轉(zhuǎn)動體相對旋轉(zhuǎn)運動的力，使固態(tài)動極板相對于水平線不可作相對旋轉(zhuǎn)運動。
2.一種由電容定極板對、固態(tài)動極板和流體介質(zhì)組成的檢測旋轉(zhuǎn)角位移的固態(tài)動極板式差動電容型角位移傳感器，其征在于至少有兩組表面間距不變、相等，相對表面形狀為扇形，尺寸相等，相對表面扇形同軸的、平行平板電容定極板電容定極板對，也可以是，至少兩組相對表面同軸，表面間徑向間距相等、不變，相互表面輻射形狀相同、尺寸相等的，相互表面輻射形狀尺寸為柱狀園筒表面沿軸向從直徑上剖開成1/n(n≥2、3、4…自然數(shù))表面的電容定極板對，在兩組電容定極板對間各有用一種材料制成、厚度基本均勻、相等，形狀與電容極板相對表面相似，有效表面形狀相同、尺寸相等的半園環(huán)形或半園筒形固態(tài)動極板對、兩組電容定極板對間的固態(tài)動極板均與電容定極板同軸，并且，能以同方向、相等角位移的繞軸線相對于電容定極板對作旋轉(zhuǎn)運動，兩組電容定極板對間電容量變化值之差，表示所檢測固態(tài)動極板的旋轉(zhuǎn)角位移。
3.一種液態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器，其征在于由兩個或兩個以上液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器固定構(gòu)成，同時應(yīng)滿足，用于檢測一個傾斜物體表面定向傾斜角位移時，如傾斜物體以一個檢測方向進行角位移變化，則各個液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器檢測出的角位移電訊號相等，各個液態(tài)極板式電容型角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和的平均值，表示所檢測的定向傾斜角位移量，當組成液態(tài)動極板式電容型定向傾斜檢測角位移傳感器的液動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器數(shù)量為偶數(shù)時，各個液態(tài)動極板式電容型傾斜檢測角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和也表示所檢測的定向傾斜角位移量。
4.一種液態(tài)動極板式差動電容型傾斜檢測角位移傳感器，由柱狀膜盒，體積基本等于膜盒容積一半的電解液和氣體及在柱狀膜盒壁上形成的電容定極板對構(gòu)成，其特征在于至少有兩組表面間距相等、不變，相對表面形狀為扇形、尺寸相等，相對表面同軸的平行平板電容定極板對，也可以是，至少兩組相對表面同軸、尺寸相等的，相互表面輻射形狀尺寸為柱狀園筒表面沿軸向從直徑上剖開成1/n(n≥2、3、4…自然數(shù))表面的電容定極板對，電容定極板對表面分別同軸于柱狀膜盒，兩組電容定極板對相對表面在軸向視圖上，扇形弧線所對的弦長線均相互平行，兩組電容定極板對間有相同的電解液及氣體，兩組電容定極板對能以同方向相等角位移地繞電解液面軸線作相對旋轉(zhuǎn)運動，兩組電容定極板對間電容量變化值之差表示所檢出的傾斜角位移量。
5.一種液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器，其特征在于由兩個或兩個以上液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器固定組合構(gòu)成，同時應(yīng)滿足，用于檢測一個傾斜物體表面定向傾斜角位移時，如傾斜物體以一個檢測方向進行角位移變化，則各個液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器檢測出的角位移電訊號相等，各個液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和的平均值，表示所檢測的定向傾斜角位移量，當組成液態(tài)動極板式電阻型定向傾斜檢測角位移傳感器的液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器的數(shù)量為偶數(shù)時，各個液態(tài)動極板式電阻型傾斜檢測角位移傳感器所檢測出的角位移電訊號之和也表示所檢測的定向傾斜角位移量。
6.一種液態(tài)動極板式差動電阻型傾斜檢測角位移傳感器，由柱狀膜盒，體積基本等于膜盒容積一半的導(dǎo)電液和氣體及在柱狀膜盒內(nèi)壁上形成的電阻定極板構(gòu)成，其特征在于至少有兩組用一種電阻材料制成、厚度相等，形狀相同，尺寸相等的扇形電阻定極板，也可以是至少有兩組用一種電阻材料制成、厚度相等，形狀相同，尺寸相等，形狀尺寸為柱狀園筒沿軸向從直徑上剖開成1/n(n≥2、3、4…自然數(shù))的弧形電阻定極板，兩組電阻定極板分別同軸于柱狀膜盒，兩組電阻定極板軸線相互平行或同軸，兩組電阻定極板在軸向視圖上，扇形弧所對的弦長線均相互平行，兩組電阻定極板的一表面與導(dǎo)電液接觸，另一表面與導(dǎo)電液不接觸，兩組電阻定極板與導(dǎo)電液接觸表面的形狀相同，面積基本相等，兩組電阻定極板能以同方向相等角位移地繞導(dǎo)電液面軸線作相對旋轉(zhuǎn)運動，兩組電阻定極板與導(dǎo)電液不接觸表面和兩組電阻定極板與導(dǎo)電液間電阻變化值之差，表示所檢測出的傾斜角位移。
7.如權(quán)利要求3和5所述的液態(tài)動極板式電容型、電阻型傾斜檢測角位移傳感器解決溫度變化影響檢測精度不穩(wěn)定措施，其特征是選擇膜盒的至少一個密封端面是彈性密封端面，膜盒的其余部份是剛性的，人為地對膜盒彈性密封端面施加作用力，使其變形，則可以調(diào)整膜盒內(nèi)的電解液或?qū)щ娨赫寄ず腥莘e的比例，驅(qū)動膜盒彈性密封端面變形的是一套位移調(diào)整鎖定機構(gòu)，主要由位移調(diào)整部分與膜盒彈性密封端面連接的位移傳動部分及位移傳動部分的鎖定部分零件固定連接組成，位移調(diào)整部分的調(diào)整位移是傳遞到與膜盒彈性密封端面連接的位移傳動部份，同時，與膜盒彈性密封端面連接的位移傳動部分的位移又傳到膜盒的彈性密封端面，使彈性密封端面變形，改變膜盒容積，〔位移傳動部分在定位支承件的支承定位下，不可作轉(zhuǎn)動，〕位移傳動部分的鎖定部分是彈簧裝置，彈簧裝置與位移調(diào)整部分或位移傳動部分相連接，彈簧裝置始終處于屈服變形狀態(tài)，使膜盒容積改變后穩(wěn)定不變。
全文摘要
本發(fā)明是檢測定向傾斜度或垂直度的固態(tài)、液態(tài)動極板式電容型角位移傳動器和液態(tài)動極板式電阻型角位移傳感器。固態(tài)動極板式電容型角位移傳感器使動極板相對于水平線不可作相對旋轉(zhuǎn)運動。液態(tài)動極板式電容、電阻型角位移傳感器由兩個或兩個以上檢測精度易受檢測方向以外傾斜因素影響的角位移傳感器組成。本發(fā)明解決了一般角位移傳感器檢測精度易受檢測方向以外傾斜因素影響的問題。本發(fā)明還包括提高線性度和解決溫度漂移的方法。
文檔編號G01B7/30GK1037584SQ8910229
公開日1989年11月29日 申請日期1989年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月9日
發(fā)明者許建平 申請人:許建平