專利名稱：變面積角位移傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器，特別是涉及一種指示信號檢測所用的變面積角位移傳感器。
航行器原舊型舵角位移傳感器的工作原理把電位器作為舵角位移傳感器，在旋轉(zhuǎn)式電位器最長電阻軌道的兩端加上設定的工作電壓，通過舵位參考軸轉(zhuǎn)動角的變化，帶動旋轉(zhuǎn)式電位器的可移動壓簧電刷角位置的改變，使得可移動壓簧電刷端子的輸出電壓信號隨著舵位參考軸轉(zhuǎn)動角的變化而變化。電位器式模擬輸出型角位移傳感器就是根據(jù)這個原理來檢測航行器舵角位移的運行狀況的。
航行器的此類舊型舵角位移傳感器有許多缺陷，主要是由于電位器中可移動壓簧電刷所致。在較理想的客觀條件下，由于壓簧電刷的存在，電位器式舵角位移傳感器呈現(xiàn)出良好地輸入輸出特性、體積小巧、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)靈活、無需保養(yǎng)和功能價格比高等優(yōu)點。因此在自動控制系統(tǒng)中，電位器式角位移傳感器在很多領域被廣泛地應用。但是，由于電位器壓簧電刷的基本屬性所致，在某些特殊場合和客觀條件苛刻的環(huán)境中有它們的致命弱點。如下(1)在高強度沖擊力的場合，高強度沖擊中含有豐富的諧波分量，當可移動壓簧電刷的固有頻率與沖擊波的某一諧波分量共振時，易使電位器式角位移傳感器的可移動壓簧電刷受創(chuàng)、變形、疲勞和折斷，從而導致傳感器損壞的概率大大提高。
(2)由于熱動力發(fā)動機在運行時可形成較強的震動，這種較強的震動可通過電位器式角位移傳感器的壓簧電刷傳遞到電位器軌道電阻膜的接觸點上，壓簧電刷的強震動磨擦易使電阻膜軌道上造成溝痕性創(chuàng)傷，導致電位器式角位移傳感器失效、電刷損壞、信號漂移、壽命縮短、信躁比下降和工作點不穩(wěn)定等問題發(fā)生的概率大大提高。
(3)電位器式舵角位移傳感器中的壓簧電刷與電阻膜是由兩種不同的金屬材料制成的，通過壓簧電刷與電阻膜的接觸點形成電通路。在有一定濕度的環(huán)境下存放，這兩種不同的材料，在接觸點上很容易發(fā)生原電池的化學反應，從而在壓簧電刷與電阻膜的接觸點之間產(chǎn)生被氧化的銹點，形成一定的觸點電阻使得接觸點的電通路形成阻礙，影響傳感器的初始性能。
(4)電位器式舵角位移傳感器中的壓簧電刷與電阻膜的接觸點，在進行著信號能量形式的轉(zhuǎn)換和傳遞中要經(jīng)受多次的機械磨擦，一般而言，民品的旋轉(zhuǎn)使用壽命約為2萬次，軍品的旋轉(zhuǎn)使用壽命約為10萬次。在毫秒級高速運行的控制系統(tǒng)中，電位器旋轉(zhuǎn)使用的次數(shù)不能超過安全的臨界值，超過臨界值后電位器式舵角位移傳感器進入了軟故障的發(fā)生期，由此增加了整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定性及不可靠性。
本實用新型的內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述已有舵角位移傳感器的缺點(1)克服在某些特殊場合和客觀條件苛刻的環(huán)境中所呈現(xiàn)的易受創(chuàng)、變形、折斷和失效的缺點；(2)克服在長期的使用中，因傳感器的電阻膜受損而使輸出信號漂移、信躁比下降、工作點不穩(wěn)定等問題；(3)克服由于電位器的壓簧電刷與電阻膜在接觸點上很容易發(fā)生原電池化學反應而產(chǎn)生銹點的缺點，從而大大的提高了舵角位移傳感器適應高濕度惡劣環(huán)境的能力和能夠長期保存的安全性。
為了提高角位移傳感器的靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性，從而提供一種動態(tài)范圍大、響應速度快、穩(wěn)定性好、可靠性高、工作穩(wěn)定的變面積角位移傳感器。
本實用新型的目的可通過如下措施來實現(xiàn)一種變面積角位移傳感器，包括底座、外殼、電容動片和電容定片；其中角位移傳動輪通過傳動軸帶動角位移輸出輪，角位移輸出輪與電容器主動輪嚙合；電容器主動輪固定在電容動片軸上，電容動片與電容定片交叉排列。
在所述的電容動片和電容定片兩端設有壓蓋。
在所述的外殼內(nèi)設有角位移電容測量線路板。
在所述的電容定片上還設有定片信號引線。
本傳感器為非接觸變面積式電容器組件。該位移傳感器是從角位移傳動輪輸入機械性的角位移變量，經(jīng)過齒輪的傳動使得電容器片面積的變化與輸入角位移成線性變化的關系，達到輸入角位移的變量通過機械傳遞來改變電容器容量變化的目的，電容器與相應的電路構(gòu)成電信號充放電的處理系統(tǒng)，角位移的變量信號在角位移電容測量電路處理后輸出用于測量顯示。因此本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)動態(tài)范圍大；(2)動態(tài)響應快；(3)靈敏度高；(4)自身發(fā)熱影響小；(5)穩(wěn)定性好；(6)非接觸式測量；(7)結(jié)構(gòu)簡單，適應性強；(8)測量線性度高；
8-定片 9-壓蓋10-角位移電容測量線路板11-定片信號引線12-接線柱
權(quán)利要求1.一種變面積角位移傳感器，包括底座(5)、外殼(6)、電容動片(7)和電容定片(8)；其特征在于角位移傳動輪(1)通過傳動軸(2)帶動角位移輸出輪(3)，角位移輸出輪(3)與電容器主動輪(4)嚙合；電容器主動輪(4)固定在電容動片(7)軸上，電容動片(7)與電容定片(8)交叉排列。
2.如權(quán)利要求1所述的變面積角位移傳感器，其特征在于在電容動片(7)和電容定片(8)兩端設有壓蓋(9)。
3.如權(quán)利要求1所述的變面積角位移傳感器，其特征在于在外殼(6)內(nèi)設有角位移電容測量線路板(10)。
4.如權(quán)利要求1所述的變面積角位移傳感器，其特征在于在電容定片(8)上還設有定片信號引線(11)。
專利摘要本實用新型涉及一種變面積角位移傳感器，該傳感器包括底座、外殼、電容動片和電容定片；其中角位移傳動輪通過傳動軸帶動角位移輸出輪，角位移輸出輪與電容器主動輪嚙合；電容器主動輪固定在電容電容動片軸上，電容動片與電容定片交叉排列；該位移傳感器是由角位移傳動輪輸入機械性的角位移變量，經(jīng)過齒輪的傳動使得電容器片面積的變化與輸入角位移成線性變化的關系，達到輸入角位移的變量通過機械傳遞來改變電容器容量變化的目的，角位移的變量信號由角位移電容測量電路處理后輸出信號進行輸出顯示；該傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高。
文檔編號G01B7/30GK2585179SQ0223803
公開日2003年11月5日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者趙志忠, 馬慧, 劉宇, 楊樹元, 侯朝煥, 王文魁, 馮波 申請人:中國科學院聲學研究所