автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Приборы контроля линейных микроперемещений на основе бесконтактных электроемкостных трехэлектродных первичных измерительных преобразователей

На правах рукописи

Горбова Галина Михайловна

ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ НА ОСНОВЕ БЕСКОНТАКТНЫХ ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫХ ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫХ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

05.11.13 Приборы и методы кот роля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Барнаул 2003

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор Евстигнеев Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Жуков Владимир Константинович;

доктор технических наук,

профессор Якунин Алексей Григорьевич:

доктор технических наук,

профессор Сидуленко Олег Анатольевич.

Ведущая организация: Федеральный научно-производственный

центр «Алтай», г. Бийск

Зашита диссертации состоится «_» декабря 2003 г. в_на заседании диссертационного совега Л 212.004.06 Алтайского государственного технического университет им. И.И. Ползунова по адресу: 656099. Алтайский край, г.Ьарнаул, пр. Ленина. 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

Автореферат разослан «__»_____ 2003 г.

Ученый секре!арь

диссертационного сове!а Д 212.004.06, д.т.н.

Пронин С.П.

^ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность. Автоматизация производства, повышение требований к качеству выпускаемой продукции, применение автоматизированных систем управления с использованием ЭВМ - все это предъявляет и более высокие требования к контрольно-измерительным средствам.

Основную долю производственных измерений составляют линейно-угловые измерения. Их удельный вес в отечественном машиностроении составляет 90-95%, при производстве электронной аппаратуры - до 50-60%. В зарубежной производственной практике на долю линейных измерений приходится до 80-90% задач контроля качества.

Это связано с тем. что на основе информации о линейных микроперемешениях определяется большое количество неэлекгрических величин: длина, толщина, качество поверхности, форма (овальность, огранка, копу сообразность, бочкообразность. седлооб-разность для цилиндрической поверхности, отклонения от плоскостности и прямолинейности. выпуклость и вогнутость для плоской поверхности), взаимное расположение поверхностей, уровень, эрозия, износ, вибрация, сила, давление, твердость, механическое напряжение, деформация, ускорение.

Оценка перемещений имеет большое значение и при проведении научных исследований в области физики поверхности, астрофизики, космонавтики и т.д.

В квантовой метрологии и гравиметрии существенную роль играет измерение сверхмалых перемещений.

Следует отметить, что измерения и контроль параметров деталей в процессе обработки или. где это возможно, с минимальным разрывом между окончанием обработки и получением результатов контроля позволяют наиболее экономично достичь нужных размеров благодаря своевременной коррекции технологического процесса и сведению к минимуму потерь от доработки деталей и брака. Получаемая от средств измерений и коптропя информация позволяет поддерживать параметры технологического процесса в оптимальных границах, обеспечивающих заданный уровень качества. В связи с э гим центр тяжести измерений перемещает ся непосредственно на технологическое оборудование, которое формирует качество продукции. Естественно, чю такие измерения целесообразно осуществлять с помощью бесконтактных методов, имеющих высокое быстродействие и м&тое воздействие на объект измерения.

В последние годы все большее внимание уделяется созданию электроемкостных приборов контроля микроперемешений. Это связано с тем. что их первичные преобразователи имеют высокий поро: чувствительности 2-10"" м. уступающий только лазерным интерферометрам (10 м). просты по конструкции, имеют малые весогаба-ритные характеристики, небольшое энергопотребление, весьма малую инерционность и погрешность от влияния электрических и магнитных параметров объекта перемещения, ничтожное обратное воздействие на его параметры, а по сравнению с рези-стивными и индуктивными - отсутствие шумов и самопагрева.

Для заземленных объектов перемещения фирмой «ONO SOKKJ» (Япония) серийно выпускается прибор для бесконтактного контроля перемещения плоской заземленной поверхности. Прибор имеет пять поддиапазонов измерения: 0-0.2; 0-0.5: 01: 0-2: 0-5 мм с приведенной погрешностью 0.25%. Однако этот прибор довольно сложен, т. к. для измерения емкости первичного преобразователя используется трансформаторный мост с двойным экраном, а дтя преобразования нелинейной зависимости преобразователя в линейную шкалу прибор имеет встроенную микроЭВМ.

ёйСКАЦИОНАЛЬНА*I БИБЛИОТЕКА I

Поэтому задача создания высокоточных, дешевых бесконтактных приборов контроля микроперемещений заземленных поверхностей не имеет достаточно эффективного решения.

Среди основных трудностей, сдерживающих развитие этой области измерителей, следует отметить сложность создания линейного электростатического поля в рабочей области первичного преобразователя, что ограничивает его метрологические характеристики. малую выходную мощность сигнала емкостного первичного преобразователя, которая затрудняет построение прецизионно! о измерительного устройства

Вместе с тем трехэлектродный емкостный первичный преобразователь микроперемещений может быть строго расчетным.

Точный аналитический расчет его метрологических характеристик может быть осуществлен на основе метода непосредственного определения напряженности поля, предложенного профессором А.Я. Сочневым и методик, сформулированных М.Г. Струнским. М.М. Горбовым, коюрые еще не использовались для точного расчета емкостных первичных преобразователей микроперемещений. Полученные на основе аналитического метода расчетные формулы имеют весьма сложный вид, 1. к. выражаются через эллиптические, гиперэллиптические интегралы и эллиптические функции Якоби. Однако в настоящее время проблема получения численного массива может быть успешно решена с помощью ЭВМ.

Работа но геме диссертации выполнялась в соответа ним с постановлениями Пра-вительспва, договорами с Барнаульским ОКБА НПО «Химавтоматика», заводами «Хро-мотрон» и «Спецсплавов» (г. Москва). Металлургическим комбинатом (г. Выкса). АО «Полизкс» (г. Бийск). I осу дарственным оптическим институтом им. С.И. Вавилова и научно-исследовательским институтом «Химаналит» (г. С.-Петербург), ЗападноСибирским металлургическим комбинатом (г. Новокузнецк). ЦНИИОЛОВО и ПО '(ОКСИД» (г. Новосибирск) и региональной научно-технической программой «Ллтаи-2».

Целью писсерт анионной работы являются теоретические исследования и разработка бесконтактных электроемкостных трехэлектродных первичных измерительных преобразователей микроперсмещений с линейной статической характеристикой и создание на их основе ряда высокоэффеет ивных приборов контроля линейных микроперемещений.

Дли достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Получить аналитические выражения емкостей наиболее перспективных бес-кошактных трехэлектродных первичных измерительных преобразователей микроперемещений с копланарными электродами, краевой и перекрестной емкостями, провести анализ емкостей и определить нелинейность статических характеристик указанных преобразователей.

2. Разработать схемы преобразователей с высокой линейностью статических характеристик. определить их емкости и погрешности от нелинейности с учетом различных влияющих величин.

3. Разработать инженерную методику проектирования и дать расчет линейных преобразователей с современной технологией изготовления.

4. Провести экспериментальные исследования разработанных преобразователей.

Методы исследований. Для решения поставленных задач применялись аналитические метод конформных преобразований и метод непосредственною определения напряженности поля.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Предложена обобщенная схема первичного преобразователя с П-образной формой сечения, представлена его расчетная модель, методом конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля получена точная формула для расчета частичной емкости между высокопотенциальным и низкопотенциальным электродами преобразователя.

2. Получено шесть основных частных случаев для расчета частичных емкостей известных преобразователей, рассчитаны на ЭВМ их численные значения, вычислены предельные нелинейности статических характеристик копланарного. с краевой и перекрестной емкостями.

3. Разработана схема и определены параметры П-образного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего на несколько порядков меньшую нелинейность статической характеристики по сравнению с известным, определены емкости и погрешности от линеаризации предложенного преобразователя с учетом различных влияющих величин: а) высоты потенциальных электродов; б) ширины потенциальных электродов; в) потенциальных электродов разной высоты; г) смещения потенциального электрода: д) скругление краев электродов: е) высоты экрана; ж) зазоров между потенциальными электродами и экранами.

4. Получены аналитические выражения для емкостей и определены погрешности от нелинейной статической характеристики преобразователя с перекрестной емкостью, предложена схема и найдены параметры указанного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего повышенную линейность статической характеристики, определены емкости и погрешности от линеаризации преобразователя с учетом зазора между потенциальными электродами и экраном; путем замены реальной грехмерной модели на плоскопараллельную рассчитано влияние длины охранных электродов на емкость преобразователя.

5. Разработаны методики проектирования и расчеты копланарного преобразователя, а также преобразователей с краевой и перекрестной емкостями, обеспечивающие предельные приведенные погрешности измерения микроперемешений от 0,03% до 0.2%.

Практическая значимость исследований.

1. Получены точные выражения и таблицы с численными значениями, позволяющие с малой потрешностью определять параметры линейных первичных преобразователей микроперемешений

2. Разработаны конструкции линейных первичных преобразователей микроперемещений с современной технологией изготовления.

3. Разработанные инженерные методики расчета емкостей сложных плоскопараллельных систем могут быть использованы при разработке приборов линейно-угловых величин, средств аналитического контроля, расчете образцовых конденсаторов и резисторов. конструировании печатных плат, интегральных схем. а также в других отраслях науки и техники, связанных с расчетом различных конденсаторных систем или аналогичных ей параметров - электрической, магнитной и тепловой проводимостей.

Реализация и внедрение результатов диссертационной работы.

На основе копланарного преобразователя, а также линейных преобразователей с краевой и перекрестной емкостями. Барнаульским ОКБА НПО «Химавтоматика» и НТЦ «Ангстрем» Алтайскою филиала ИА РФ разработаны, изготовлены в количестве 46 единиц и поставлены приборы и многоканальные системы лля измерения микроперемешений заземленной поверхности, формы маски дисплейных кинескопов, тол-шины движущейся ленты и отклонений толщины ленты в статике, влажности микро-

целлюлозы, объема (толщины) пористой металлической ленты, перемещения зажимов на разрывной машине, перемещения зеркал космического телескопа, микропере-мешений зеркал интерферометра Фабри-Перо. диаметра проволоки и толщины ме-тазлических покрытий

Указанные средства защищены авторским свидетельством и патентом на изобрел ение. в количестве 46 единиц и поставлены на восемь предприятий и в гри научно-исследовательских института.

Предложенные в диссертационной работе методики расчета первичных измерительных преобразователей микроперемещений используются в учебном процессе Алтайскою государственного технического университета им. И.И. Ползунова в курсах «Теория электромагнитного поля» и «Электрические измерения неэлектрических величин».

Апробапия работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры информационных технологий Алтайского государственного технического университета им. И И. Ползунова, докпадыватись на следующих совещаниях и конференциях: Всесоюзных совещаниях «Оптические сканирующие устройства» (г. Барнаул. 1990 г.) и «Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов» (г. Барнаул, 1991. 1997 гг.). Первых международных конференциях «Нано-технология, нанешектроника и криоэлсктроника» (г. Барнаул. 1992 г.) и «Датчики электрических и неэлектрических величин» (г. Барнаул. 1993 г.), I Международном научном конгрессе «Биоэнергоинформагика» (г. Барнаул. 1998 г.), 57-ой научно-технической конференции Алт1ТУ (г. Барнаул. 1999 г.). Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (г. Нижний Новгород. 1998 г.), Международной научно-технической конференции «Датчик-98» (г. Москва), Международной конференции «Состояние и проблемы технических измерений» (т. Москва, 1998 г.). 6-ой Всероссийской научно-технической конференции Московского государсгаенного технического университета им. Баумана (г. Москва 1999 г.). Международном Форуме по проблемам науки. техники и образования (г. Москва 2000 г.). Международной конференции «1ЬЕЕ Senior 2002» (г. Орландо. США, 2002 i.). Международном конгрессе по метрологии IMP,КО (г. Дубровник, Хорватия, 2003 г.).

Перечень базисных положений, выносимых на защиту.

1. Результаты теоретических и аналитических исследований первичного преобразователя микроперемещений с П-образной формой сечения.

2. Расчеты емкостей и метрологических характеристик линейного П-образного преобразователя с дополнительными электродами с учетом различных влияющих величин.

3. Расчеты емкостей и метрологических характеристик линейного преобразователя с перекрестной емкостью с учетом различных влияющих величин.

4. Расчеты и методики проектирования копланарного преобразователя, а также линейных преобразователей с краевой и перекрестной емкостями, обеспечивающие предельные приведенные погрешности измерения микроперемешений от 0.03% до 0.2%.

Публикации. По результатам исследований опубликованы 28 докладов. 10 статей, книга «Бесконтактные электроемкостные преобразователи микроперемещений», награжденная «Золотым Дипломом - 2000». получены авторское свидетельство и патент на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 208 страницах машинописною текста иллюстрируется рисунками на 29 страницах, состоит из введения, шести глав и заключения, списка используемой литературы из 360 наименований и двух приложений на 52 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна работы, обоснована практическая ценность работы, отражена реализация результатов в народном хозяйстве, сформулированы научные положения выносимые на защиту, приведены сведения об апробации работы и публикациях, приведена структура диссертации и дано краткое изложение научного материала по главам.

В первой главе диссертации на основе изучения состояний исследований в области бесконтактных электроемкостных методов и средств измерения микропереме-гаений плоских электропроводных поверхностей показано, что в качестве первого звена преобразования наиболее перспективными являются первичные измерительные преобразователи с копланарными электродами, краевой и перекрестной ёмкостями.

Во второй главе выбрана обобщенная схема преобразователя с П-образной формой сечения, из которой следуют частные случаи исследуемых преобразователей, обоснованы возможности использования аналогии между электрическим и электростатическим полями, а также применения метода конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля. Предложена расчетная модель П-образного преобразователя, методом конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля, найдены взаимосвязь координат точек исходной и отображенной плоскостей, напряженность ноля в отображенной плоскости, разность потенциалов между высокопотенииапьным и низкопотеп-циальными электродами, заряд на низкопотенциальном электроде и частичная ёмкость между высокопотенциальным и низкопотенциальным электродами преобразователя. Па основе общего решения получено шесть основных частных случаев ,.1ля расчета частичных ёмкостей преобразователей, рассчитаны на ЭВМ их численные значения, вычислены предельные нелинейности статических характеристик преобразователей копланарного, с краевой и перекрестной ёмкостями.

Дзя получения более обших решений рассмотрим преобразователь, изображенный на рис. 1.

Для расчета емкости преобразователя, представляющего собой плоскопараллельную систему электродов, целесообразно воспользоваться методом непосредственного определения напряженности поля. В основе метода конформных преобразований лежит свойство емкости сохранять неизменным свое значение при конформных преобразованиях указанных систем (инвариантность емкости относительно конформного преобразования).

При конформном преобразовании на верхнюю полуплоскость любая система электродов, сечения которых расположены на контуре отображаемой области, преобразуется в систему бесконечно длинных пластин, лежащих в одной плоскости. Для расчета напряженности электростатического поля в этой системе с помошыо прямого метода проф. А.Я. Сочневым была получена общая формула

Таким образом, первый этап расчета емкости преобразователя сводится к замене его реальной модели на расчетную, второй - представляет собой теометриче-скую операцию отображения расчетной модели на верхнюю полуплоскость и третий этап, носящий физический характер, сводится к определению напряженности поля в отображенной системе электродов, зарядов на низкопотенциальном электроде, разности потенциалов и емкости.

■( -г " ~Г" ЗГ~ ' " " _J _!_ + 6

Рис.1. Обобщённая схема преобразователя:

1 и 2 - высокопотенциальный и нюкопотенииальный электроды. 3 - экран, 4 и 5 - диэлектрические прокладки 6 - перемещающаяся поверхность

г - г - о

* ...... 1 Т

1 / з' У '|

-Ï ---- 1, 1 \

1 3 ' -•(_ —«— / /

- л----1--::---

Рис.2. Расчетная модель преобразователя:

1 и 2 - высокопотенциалъный и нгоколотенциальныйэлектроды, 3 - экраны. 4 - перемещающаяся поверхность . х, о - стыки электродов с разным и и одинаковым и потенциалам и соответственно

Рис.3. Схема трансформаторного моста:

1 и 2 - высокопотенииальный и низкопотенинальныйэлектроды. 3 - экран, 4 - объект измерения. 5 - генератор, 6 [рансформатор 7 - индикатор нуля: 8 - конденсатор переменной ем кост и

Расчет системы, изображенной на рис.1, приводит к весьма громоздким результатам, поэтому для упрощения расчетов примем зазоры я ~ g ~ 0, ширину экрана ос. поверхности электродов образуют угол, равный 0 или 90°, а края электродов не имеют закруглений.

Затем в дальнейшем для конкретных схем преобразователей произведем расчеты с учетом принятых допущений.

С учетом указанных приближений расчетная модель преобразователя примет вид. показанный на рис.2.

Обычно емкостные преобразователи включаются в трансформаторные измерительные мосты цепи с тесной индуктивной связью между плечами (например. рис.3), обладающие исключительной устойчивостью плечевых отношений при наличии паразитных проводимостей и имеющие высокую временную и температурную стабильность.

11римем заштрихованную область на рис.4, а за часть плоскости комплексного переменного г и конформно отобразим ее на верхнюю полуплоскость и' (рис.4, б) таким образом, чтобы соблюдалось соответствие точек исходной и отображенной плоскостей. Такое отображение осуществляется следующей функцией, полученной на основапии интеграла Кристоффеля-Шварца:

•у/и'2 - а32

о Vй' - я, " а\ )

где б и (7/ -- постоянные; а/, а3, а5 - координаты точек действительной оси в плоскости и*.

1*

0

Л. А Л. * , Л. * 1 ■< I 4. к

.....-4—*-.-х-4-1—^-4-о I .......

6)

Рис.4. Конформное преобрагование внутренности 7-угольника на верхнюю пол}плоскость:

а- исходная, /5 - отображенная атоскость. ч о - стыки электродов с разными и одинаковыми потенциалам и соответственно

Установив согласно (1) взаимосвязь исходной : и отображенной и- плоскостей и приведя полученные интегралы к нормальной форме, получим:

а: - а

К(*)-

ПМ)

-1

(2)

2а,

а. -а.

|а32 - а,'

(П^.м)-^.*)!

/

К

к(*)-рЛПМ)

з у

А = 1 / 2

к(*)-

41П(»..*)

аз У

13)

(4)

(5)

где Н<р, к), Др,- к*). Дф. ¿0- П(<з, л2. А), Щ^. и3. П(<г>>. я, Л, К(*). П(Я]. к) -неполные и полные эллиптические интегралы первого и третьего рода с модулями:

к =-—, к' ■■

параметрами:

а, (а? - а') _ _ с£-а

а< - а.

и аргументами: . ¿и

<р = агс51П — а

ср, - агсБШ

2 2 | 2 2

а. — а. . а* а, — а,

-4--=агс51п— М-Зт.

а;-а, а.]1а,-а.

*} V "5 "2 « "5 "3 "4 V "5 ")

Учитывая, что при конформных преобразованиях емкости сохраняют свою величину, достаточно определить частичную емкость в системе электродов, показанной на рис.4, б.

Согласно метода непосредственного определения напряженности поля, модуль напряженности Е плоскопараллельного электростатического поля, создаваемого системой любого числа (я) пластин в плоскости и- при у = 0 и отсутствии

особенных точек второго рода, имеет вид: Е ____

где В - постоянная, определяемая по заданным зарядам или потенциалам пластин: п -количество краев пластин; од - координаты краев пластин: и - текущая координата.

Система электродов, изображенная на рис.4, б, является по су щсству двухэлск-тродной. особенных точек второго рода нет. поэтому напряженность а.чоскопарал-лельного электростатического поля Л'/, с определяется выражением Е__В____В

^|к + а4||и + а2[|и + а2||ы + а4| \и + + а<\ <6)

Разность по1енпиалов между электродами при бесконечно матом зазоре

между ними (изолированный стык электродов) находится по формуле

и„ ~ и„., = п Нт[(и - ак )Е{УН11 (7)

I

На основании (7) разность потенциалов между электродами 1 и 2 {и + аА)В

Ux-Uj-n lim

J' + a4u+ai

жВ % В

-г =-• (8)

-аА а,-а,

Заряд т на низкопотенциальном электроде 2 на единицу длины пластины в соответствии с теоремой Гаусса определяется выражением

, е0£ В (a:+a4f т = S„£ I E^du = —2-1п ^-

/7 -/7. О.П.П

(9)

где Ео - абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума; s - относительная диэлектрическая проницаемость окружающей среды; В - постоянная величина; а2. at - координаты краев низкопотенциального электрода; Еу-а - напряженность поля, определяемая формулой (6).

Искомая частичная емкость С (на единицу длины) между высокопотенциальным 1 и низкопотенциальным 2 электродами имеет вид

т £co {a2+aj

С = т7—тг= 1,1 ^— ' Ux-U2 л 4 агаА

В связи с назичием эллиптических интегралов в уравнениях (2 - 5) последние имеют сложный вид. В практических исследованиях могут применяться более простые случаи решенной задачи, в которых фигурируют в большинстве случаев элементарные функции, формулы для которых приведены в таблице 1.

По формулам, приведенным в табл.1, рассчитаны численные значения емкостей <V -C.f„. С„,, преобразователей, по которым графически построены их статические ib-

характеристики и определены предельные нелинейности статических характеристик.

Из кривых, приведенных на рис.5, видно, что при увеличении отношения m'd относительное изменение емкости С -С

1 * d ^ г d.% . .„„,

= —7--юо%

резко замедляется и при d'2l < 0.1: mid > 2.5/,^ < 0.002 %.

г

На рис.6 построена статическая характеристика L|/,-.i - / ~ j . предельная

\ Ля <* I

нелинейность ун которой при hi' 0.95: m:d> 1; d{2l) < 0.1 не превышает 1%.

Схема первичного преобразователя

Взаимосвязь точек плоскостей ; и и>

I

___Таблица 1

Формулы для расчета емкостей

1

т ¿а 1

Л к а, ; 1 - а" а]

1

и-ск-

/ а; (К(А) - (1 - с/; о?)П(и,>)]'

А= 1 К.Ц')-П(я *')_

I ~ 1Щк)- -л-а] 1а\)Щп,,к)'

I.

а*

А. а: к - — . А'-

«■'И

4

«2=-

у»;-я,

а4 -а,

<р = агсБш -

' ли, ]-а,'а;

1

I 2а,\l-uf42 [К|«г)-|1-а,г «;)П(И,Л)]' Н 1 К(П- Ц(П к')

I 2К{к)-(\-а;/а])тп„к) ' гле к

)

3± а. '

а]\с1~ -а,2

4ага4

С*..

я 4а,а,

: 111 ,1.1,

, < > I 5

I ----'

т 11 . и чК - и;

—--агТЬ— (-4--г

а л. у лг - а~

1 у £7

л/и; - и: | »агат-з--1-1

л 'с

/ 71 '

а и. - и,

Т—'- -

" с/, ^ -а'

С-—1п-

Продолжение таблицы 1

0.055

0,050 0.045 О 040 0,035 0.030

ода 0.020 0015 0.010 О 005 0,000

0,0} 002 0 03 0,04 0 05 0.06 0 07 0.08 0.09 0.10

Рис.5. Кривые зависимости относительного изменения емкости преобразователя С)ъ. о от о i ношения d/21 при h/1 = 0,96 и различны! m/d

-1 Uli; i- -i— , пФ/к ! ! —I 1 ! fcsj в=Ь--- 4 {— ¿у А --1

1— 1

1

о 0.0) 0,02 0 03 0,04 0 05 0 06 0.0? 008 0.09

Рис.6 Статические характеристики преобразователи ири h/S ~ 0,95 и m/d> 1:

- - расчетная кривая,

— — —— — — - прямая линия (каса1с.'1ьная)

Как показывает анализ данных и графиков (рис.7, 8), преобразователи при Ь - 0 и b - оо имеют одинаковые характеры зависимостей и нелинейностей статических характеристик с той лишь разницей, что относительное изменение емкости С при hH ~ 1: mid > 2; dill < 0,1

5,.. = ~

^ т d Ст d

С

< 0.001 %

а ун < 3%.

Рис.7. Кривые зависимости относительного изменения емкости преобразов.иеля Сц,- , о г отношения ЛГ1\ при h/1 - 1 и различных m/d

Рис.8. Статические характеристики преобразователя при И/1 - I и т/с/> 1: ——— - расчетная кривая,

- прямая линия (касательная)

и 1,6 1,9 2.2 2,»

Рис.9. Статические характеристики копланарного преобразователя при различных отношениях га /21

По численным расчетам на рис. 9 построены статические характеристики преобразователя

С

Дг/) ,

m li-ioml

Как следует из приведенных кривых, емкость

'h-" возрастает при увели-

А=0

чепии d'2t и т/21 ( или с у величением d при постоянном значении 21). С увеличением отношения т!21 статическая характеристика преобразователя становит-

ся более линейной, причем при изменении отношения тЦ21) от 6 до « и с1'(2!) < 2,5 относительное изменение емкости ~ 0/°-

Предельная нелинейность статической характеристики преобразователя при т/(21) > 6 в диапазоне изменения перемещения dill от 1,9 до 2,10 составляет 0,2 %.

В третьей главе найдены схема и параметры П-образного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего на несколько порядков меньшую нелинейность статической характеристики по сравнению с известным, определены емкости и погрешности от линеаризации предложенного преобразователя с учетом различных влияющих величин.

Анализ емкости С известного П-образного преобразователя микроперемещений показывает, что с повышением отношения d'2l разница между линейной и реальной статическими характеристиками увеличивается. Для получения линейной статической характеристики преобразователя необходимо ввести дополнительную систему электродов, емкость которой (СО компенсировала бы указанную разность при движении объекта перемещения. Одной из таких систем может быть дополнительный преобразователь, изображенный на рис.10, с емкостью между электродами 1 и 2.

W'/Л'Щ

'tâzm

Ш*

'Ш

Рис.10. Схема дополнительного преобразователя:

а - конструкция, б - расчетная модель, в - отображенная плоскость. 1 и 2 - высокопотенпиальиый и низ копотенииальны й электроды: 3 и 4 - экраны, 5 и б - диэлектрические прокладки, 7 - объект гкре -мещения. Х,0-стыки электродов с разными и одинаковым и потенциалам и

Для упрощения расчетов, примем размеры т = Ь -- ос, а толщины диэлектрических прокладок 5 и 6 и электрода 2 равны нулю. С учетом принятых до-пушений расчетная модель дополнительного преобразователя будет иметь вид. показанный на рис.1. Для расчета частичной емкости С| между электродами I и 2 дополнительного преобразователя, представляющего собой плоскопараллельную систему электродов, воспользуемся методом конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля. Произведем конформное отображение верхней полуплоскости тг на заданный многоугольник в плоскости г, образованный системой электродов преобразователя, так, чтобы точка д;перешла в.1,, л\ - в точку .1,, равную бесконечности, а другие точки соответствовали данным, на рис.10.

Тогда отображающая функция, полученная с помощью интеграла Кри-стоффеля-Шварца имеет вид

^GpfcL-^U, di)

1 - - a[

Установив взаимосвязь исходной и отображенной плоскостей, получим следующие отношения:

(12)

h= I ' п

ía,

1п1 Л"1 Га 03)

Учитывая, что при конформных отображениях емкости между соответствующими электродами сохраняются, достаточно пай!и частичную емкость С] в системе электродов.

Согласно методу непосредственного определения напряженности поля, напряженность поля имеет вид

= , „ ? ,. (14)

\и + а^и + а,\ где В - постоянная.

Заряд т (на единицу длины) на низкопотенциальном электроде, разность потенциалов — (/2 и частичная емкость С] между высокогютенциальным 1 и низ-копогенциальным 2 электродами определяются выражениями:

т = = 1= (15)

/ / (и + а, Д" + а,} а,-а 2 а.щ+а^)

£/,-и,--ж 1яп (« + »,)£■.,.„ (16)

»-*-»• а., - а,

С = .^¿ЦдО а-Х1 + °1 "О (17)

' С', -С', л- 1(1+а, а,)

где - длина низкопотенциального электрода (в плоское ж. перпендикулярной

чертежу).

Определив на основании (12) и (13) по исходным конструктивным размерам координаты коэффициентов а ¡/а 2 и а2'аз и подставив их в (17), получим точные значения частичной емкости С\ для принятой расчетной модели дополнительного преобразователя.

Емкость основного преобразователя с учетом длины I находится по известной формуле

с = + (18)

я 1.4 aiA м

в которой параметр aja, находится из уравнений (12). (13).

Предельная относительная погрешность основного преобразователя, связанная с заменой реальной выходной характеристики на линейную, найденная на основе выражения (18). характеризуется первым порядком малости.

Если основной и дополнительный преобразователи включить параллельно и принять

L = 2L. (19)

то с учетом (15), (14), (13) точная емкость С2 преобразователя с дополнительными электродами будет иметь вид

С, = с+г = 1п(а

л 16о,а,(а: + а,)"

Пример конструкции преобразователя с дополнительными электродами изображен на рис,11.

(20)

Рис.11. Конструкпяя преобразователя с дополнительными электродами: 1 и 2 - высокопотенци-алышй и нюкопотенпиальный электроды, 3 и 4 - дополнительные электроды. 5 и 6 - охранные электроды. 7 и 8-экраны, 9 и 10-диэлектрические прокладки. 11 - объект перемещения

В результате анализа емкостей П-образного и дополнительного преобразователей показано, что при достаточно большой высоте 2к потенциальных электродов по сравнению с расстоянием 21 между ними и отношении длин низкопотенци-альньтх электродов указанных преобразователей равным 0,5 предельная нелинейность обшей (суммарной) емкости П-образного преобразователя с дополнительными электродами в зависимости от перемещения с! характеризуется третьим порядком малости. Если, например, с!/21 - 0,1, то предельная относительная погрешность (по абсолютной величине) преобразователя с дополнительными элекгрода-

^ 0,053%, что приблизительно на два порядка меньше относительной по-

ми

грешности преобразователя без дополнительных электродов.

Исследования погрешности от линеаризации статической характеристики предложенного линейного преобразователя, проведенные методом наименьших квадратов при номинальных значениях влияющих величин, показывает, что при отношении к 1=1 и сИ = (0,18 - 0,28) преобразователь имеет наилучшие метрологические характеристики: абсолютную чувствительность - 7,9 пФ/м, относительную чувствительность = 1.5 и предельную погрешность Д (¿У -0,021%.

Определены емкости и погрешности от линеаризации предложенного преобразователя с учетом различных влияющих величин: а) высоты потенциальных электродов и расстояния между ними; б) ширины потенциальных электродов; в) потенциальных электродов разной высоты; г) смещения потенциального электрода; д) скругления краев электродов; е) высоты экрана; оценено влияние зазоров между потенциальными электродами и экранами на емкости преобразователя, которые приведены в табл.2.

В четвертой главе - рассчитаны емкости и погрешность от нелинейности статической характеристики преобразователя с перекрестной емкостью, предложена схема и найдены параметры указанного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего повышенную линейность статической характеристики, определены емкости и погрешности от линеаризации преобразователя с учетом зазора между потенциальными электродами и экраном; путем замены реальной трехмерной модели на плоскопараллельную рассчитано влияние длины охранных электродов на емкость преобразователя.

Произведем расчет частичной емкости между высокопотенциальным 1 и низкопотенциальным 2 электродами преобразователя с учетом зазора g (рис.12. а) и определим погрешность от нелинейности его статической характеристики.

Рис.12. Схеча преобразователя, выполнение! о в виде перекрёстного конленса юра:

а - конструкция, б - расчетная модель, в - отображенная плоской ь. 1 и 2 - высокопотенциальный и низкопотенциальный электроды. 3 - экран 4 и 5 - диэлектрические прокладки. 6 - объект перемещения. X О • стыки электродов с разными и одинаковыми погенциалами соответственно

Так как при mid > 2 относительное изменение емкости преобразователя не превышает 0,002%, примем ширину т потенциальных электродов т ~ сс. Тогда расчетную модель преобразователя можно представить так, как показано на рис.12, б. Приняв заштрихованную область за часть плоскости комплексного переменного : (рис.12, б), образованную системой электродов преобразователя, конформно отобразим на нее верхнюю полуплоскость vi (рис.12, б) таким образом. чтобы точки соответствовали данным, показанным на рис.12, ó, в.

Функция, осуществляющая требуемое отображение, находится с помошью интеграла Кристоффеля - Шварца и имеет вид

f

№ Влияющая ! п/п величина !

Схема преобразователя

1

Высота потенциальных 1 электродов и расстояние между ними

Ширина по-

2 тенциальныч электродов

Таблица 2

■У» ' п/п Взаимосвязь точек плоскостей г и м Формула емкости

4 5 6

г

л. К /

* |02 р! ; р? о, -1

/ я

+ —' , ' «п

-5

а - ¿Г 2

т _ 2 I

1/ л - а" i г

Vй:

-1п

/

I ^ а, а^

„2 2

а. -Я

3 2

„2 2

а

2

г,=г+г, =

-1п

8а' + |

с/ _2^(а2-а, 4 _ 2Ла1 "а'Ла2+а.)

I а, + я, ' 1 а, -»а,

Л = 1 "Ь/("~аДц + аз).

/ Я/ (н-яДй + в]) '

при условиях:

</-<* 2

с, =г'+с. :

е„£1 ь (о, ю'3)'(./1+о;)'(а,+и.)

я К7,1)1(а.+а,1)1(а, + </1)

- = £ Ит!

4

, VI",1"? И-?).

1 о 1

/

л "з

и' - а

Л л/Г.з / *

з2)

!/" - О"

Ли

' ^ - " " __I

; Т~2ИГ И* )- (1 - о,Г

! £Й |0 +0, Г. =(%("= » 1л- ' -1 -• '

ИТ (».•*!•

/~2[к(*М1-а,2/а::)пМ)}

_ 31_Т

/ и: К(*)-(Г-4!/а:)п(п„4)

ее/ |и+о а+о

71 1 Ьа а' а +а

I 2 У

/ = Clim

..-GjCS,*,. (21)

, v'" ~a\ A""' -al) где G - постоянная величина.

Уравнения, связывающие геометрические параметры в отображенной плоскости с исходными конструктивными параметрами, находятся в результате учета приращений функций (21). получаемых при движении текущей точки по действительной оси плоскости ir и обходе особых точек по полуокружности бесконечно малого радиуса:

А=£рЕЩЕЩ (23)

(24)

2a,<Ja; -а;

(25)

d г/ {" -alb:-» ) J

Согласно методу непосредственного определения напряженности поля, модуль напряженности £ г - о, заряд т на низкопотенциальном электроде 2 (на единицу длины) и разность потенциалов U\ - 0% между электродами при бесконечно малом зазоре находятся по формулам

Еу-я = i-«-(26)

¡и-1-я, p->-a,j

; «4-а, 4аЛ

L', -Ь\=ж lim{(и ■ а,,„ 1= —. (28)

" »-»I

Искомая частичная емкость С/ (на единиц}' длины) между' высокопотенпиалъ-ным 1 и низкопотенииачьным 2 электродами преобразователя находится по формуле

i/,-t/2 я 4 а,а4 1 '

где координаты точек а,. находятся из уравнений (22) - (25).

На основе численных расчетов в таблице 3 приведены значения емкостей С; преобразователя.

Анализ емкостей показывает, что при увеличении отношения g/2/ (за счет уменьшения h/1) для 2h+g/2/ = 0.95 = const емкость С/ преобразователя падает, как и должно быть, причем наибольшее относительное изменение емкое!и 5 (при изменении отношения g/2! от нуля до 0,1) находится в пределах от 2,2 % при d/21 - 0,01 до 1.9 % при d'2l = 0,1, если же g/2/ < 0,02, то 5 < 0,034 %.

Таблица 3 Точные значения ем кости С/ преобразователя при т. - 1 __в зависимости от изменения отношений g/21 и к!

d С/, пФ/м при g/21 и h/l, равном

21 g/21-O. h/l- 0.95 g/2/=0.02: й//=0,93 g/2/=0.04; hlh 0,91 g/2l-0,0b: A//=0r89 gl2/=0.08: hll=0.87 g/2/=0,l; h/t= 0,85

0 01 1.712503 1.711015 1.706548 1,699128 1.688795 1.675601

0.02 1,770374 1.768864 1.764337 1.756818 1.746346 1,732975

0.03 1,828235 1,826705 1,822120 1.814505 1.803900 1,790355

0,04 1,886043 1.884494 1,879854 1.872146 1.861410 1,847699

0,05 1,943758 1,942191 1.937498 1,929701 1,918838 1,904967

0,06 2,001342 1.999758 1,995012 1,987129 1.976145 1,962117

0.07 2,058760 2.057162 2,052363 2,044395 2.033294 2,019115

0,08 2.115979 2,114362 2,109517 2,101468 2.090255 2,075929

0,09 2,172968 2.171335 2.166443 2,158318 2,146994 2,132524

0,10 2.229698 2.228051 2,223113 2,214910 2.203481 2,188876

На основе методики линеаризации статической характеристики рассчитываются значения относительных погрешностей Дс//2/ преобразователя при различных отношениях £/2/ (табл.4)

Таблица 4 Значения параметров линеаризации статических характеристик преобразователя.

выполненного в виде перекрестного конденсатора, с учетом зазора g

d 21

Значения параметров при g/21 и h/l. равном

g/2I=0: h/l= 0.95

g/2MK02;h/l=0,93

g/2hOM:hlhO,9\

Mill, %

Ad/2!. %

Ad/21. %

0.0) 0,02 0.03 0.04 0,05 0,06 0,07 0,08 0.09 0,10

0,0125 0.0060 -0.0003 -0.0057 -0.0094 -0.0109 -0.0095 -0,0046 0.0043 0,0176

0,0124 0,0060 -0,0003 -0,0056 -0,0094 -0,0108 -0,0095 -0,0046 0,0043 0,0176

0,0122 0,0059 -0,0002 -0,0055 -0,0093 -0,0107 -0,0094 -0,0046 0,0042 0,0174

Сг о пФ/м

1.655720

Сзд.пФ/м

1.654244

С2о,пФ/м

1,649819

$о.пФ/м

5.749920

$20,пФ/м

5,748168

520,пФ/м

5,742941

d 21

Значения параметров при g/21 и h/l.

равном

g/2l=0M: М-0.89

g/2fc0.0&, h/l-0.87

g/2/-0,10. М-0,85

Ad/21, %

Ad/21, %

Ad/21. %

0,01 0,02 0.03 0,04 0.05 0,06 0.07 0.08 0.09 0.10

0.0119 0.0058 -0.0002 -0.0054 -0.0091 -0.0106 -0.0092 -0.0045 0,0041 0.0172

0,0115 0,0057 -0,0001 -0.0052 -0,0088 -0.0103 -0.0090 -0.0045 0.0039 0.0168

0,0110 0.0055 0.0000 -0,0049 -0.0085 -0,0100 -0.0088 -0,0044 0 0038 0.0163

С-2п.пФ/м

1.642468

Сю.пФ/м

1,632231

С зг.нф/м

1.619163

5';н.пф/м

5.734259

Sin пФ/м 27

5.722087

,Ул1.пФ/м

5,706416

Из анализа погрешностей видно, что с увеличением относительного зазора g/2l абсолютная чувствительность .^о линейной статической характеристики преобразователя изменяется незначительно от 52о = 5,75 пФ/м (при ~ 0) до 520 = 5,71 пФ/м (при #/21 = 0,1).

Таким образом, известный преобразователь, выполненный в виде перекрестного конденсатора, расчетная модель которого весьма близка к реальной конструкции, имеет относительную погрешность Дс//2/ от нелинейности статической характеристики Лй?/2/ = (0,017 ±0,01)% при 021 = 0,01 -г 0,1 wgt2l=Q + 0^ при практически постоянной абсолютной чувствительности £20-

Для разработки преобразователя с линейной статической характеристикой рассмотрим сначала самый простой вариант преобразователя, когда Ь = 0; т ~ I? = I, = оо. Формулы для расчета преобразователя, выполненного в виде перекрестного конденсатора с дополнительными электродами, примут вид:

А _ я а,о, а]-а? _1_

7" 21Г у а^ (1 - а,2 / вДОМ^

И_ K(k')-U(n.k•)

с=е^1п(а1 + о3)2_ я 4 а,а3 '

(30)

(31)

2с,;е/_, , (а. + а. Ус/, + а-) С, = _г_чпи -. (32)

Как показано в главе 3, для получения линейной статической характеристики преобразователя с дополни 1ельными электродами длины основного /. и дополнительного 1\ электродов выбирались равными, т.е. 2ЩЬ = 1. Для преобразователя, выполненного в виде перекрестного конденсатора, выбор такого отношения приводит к значительной нелинейности его статической характеристики. Проведенные численные расчеты показывают, что наименьшую погрешность от линеаризации статической характеристики преобразователь имеет при отношении

21Д--0,15824. (33)

Искомое выражение для определения емкости преобразователя с дополнительными электродами примет вид

с„еЬ

Г2=Г+С,=-

4 ахаъ 2а, (о2 + а3)

(34)

Из анализа приведенных численных значений емкости С\ преобразователя, рассчитанных по формуле (34), и параметров линеаризации статической характеристики, видно, что предельная относительная погрешность Ы121составляет 0,01%.

Сопоставление данных показывает, что введение дополнительных электродов понижает погрешность преобразователя в 1,8 раза, поэтому в дальнейшем будем рассматривать преобразователь с дополнительными электродами.

Определены выражения для емкостей и погрешностей от линеаризации перекрестного преобразователя с дополнительными электродами с учетом: а) за-

зора между потенциальными электродами и экраном; б) влияния длины охранных электродов. Основные результаты исследований приведены в таблице 5.

Таблица 5

И ( численных данных следует, что с увеличением отношения gill от 0,02 до 0.10 относительная погрешность Ad/21 изменяется от 0,010 до 0,009%. т.е. уменьшается несущественно. Аналогичный вывод справедлив и в отношении абсолютной чувствительности ,$20 линейной статической характеристики, которая уменьшается с о=5.78 пФ/м (при g/2l-0,02) до S:o=5,74 пФ/м (при gl2l-Q. i). Поэтому выбор относительного зазора g!2l в пределах от 0 до 0.1 может быть осуществлен произвольно.

Влияние длины охранных электродов на емкость преобразователя уменьшается с повышением отношений L)2l и L'2l. и. например, при ¿/2/>5и /2/ > 2 5 относительное изменение емкости 5 <0.045% и в ряде случаев также изменением емкости можно пренебречь.

В пятой главе на основе проведенных исследований, анализа погрешностей прибора и выбранной современной технологии изготовления преобразователя, предложены расчеты и методики проектирования копланарного преобразователя, а также преобразователей с краевой и перекрестной емкостями, обеспечивающие малые погрешности измерения микроперемещений.

На основе предложенной методики выполним расчет копланарного преобразователя перемещения в диапазоне измерения О - 0±0,2 мм с абсолютной погрешностью мкм при температуре окружающей среды г - (22,5 ±12,5)°С, относительной влажности и атмосферном давлении, находящихся в пределах нормальных и' ~ (30-80)%, р ~ (760 ± 25) мм. рт. ст. Основные конструюорско-технологические рекомендации по проектированию преобразователя выбираются согласно приведенной методике.

Приведенная погрешность к половине диапазона преобразования

у = — = — = 0,0015 = 0,15% О 200

(или 0.075% при приведении к полному диапазону преобразования 20). Для расчета параметров преобразователя (рис.13) воспользуемся формулами: ун=у = 0.15%: _

, п /0Л98 Г~0Л98

а„ = В -= 0.2 I--г = 2,298 мм:

" 1| г. \ 0.15-10"

21= = 1,166мм:

1,971 1,971

т = 6- 2/= 6- 1.166 = 6.995 мм «7 мм: л = 10 мкм: I > 2</0 = 20 мм;

и = Ц = 34, = 3 • 2.298 = 6.9 мм: 12 = Ь = 1-> 213 = 20 + 2 • 6.9 = 33.8 мм; ¿1 = 0,2 • 21 = 0.2 ■ 1,166 = 0.23 мм:

> — = —— = 3,38 мм ; 10 10

£, 100 100-10= 1000 мкм = 1 мм: и =2/ * 2(т и + .ч)= 1.166+2(7+ 6.9+ 0.01) = 29 мм: 1.6 = Ь7 + 2(5 +¿0 = 33.8 + 2(0.01 + 1) * 35.8 мм: /7 = + ¿2 = 0.23 + 3.38 « 3.6 мм: ¿8«/,7 •«-</, 1</0 = 3,6 - 0.23 + 2,298 я 6.1 мм: Ш.1) 0.025 -2/= 0.025 - 1.166 = 0,03 мм = 30 мкм: <И = 0.025 ¿о = 0.025 • 2.298 -- 0.057 мм = 57 мкм: Д$= 1-^2 мкм.

Сп- 0.0723ь„е£ = 0.0723 • 8.8542 • 1.00056 • 20-Ю"3 = 0.01281 иФ. гдее= 1.00056-диэлектрическая проницаемость воздуха при нормальных условиях:

ДС =- ± 0.1294е с I — = 1 0.1294 • 8.8542 • 1,00056 -20-10" —- - ± 0.001995 пФ:

2.298

1\ = 50 П

Рис.13. Конструкция копланарного преобразователя;

а, б - одноемкостного, в - полудифференциального, 1,2- высокопотенциальный и низкопотенциальный электроды, 3 - экран. 4 - подложки, 5 - пластина, 6 - поверхность объекта перемещения.

7 - неподвижная пластина

Если для измерения приращения емкости ДС использовать уравновешенный трансформаторный мост переменного тока с предельной относительной нелинейностью у м- ~ ±0,08%, разработанный Барнаульским ОКБА НПО «Хи-мавтоматика« на основе 12-разрядного нифро-анало! ового преобразователя (ЦАП), то приведенная (к диапазону) результирующая погрешность уп прибора составит уп = ЫП'2В - у„ + удг = 0.075 + 0,08 = 0,16%, а абсолютная погрешность - = уп-2 О = 0,0016-400 = 0,64 мкм.

На основе предложенной методики выполним расчет преобразователя с краевой емкостью для перемещений в диапазоне О = 0+0,4 мм с предельной погрешностью у= 0.021% при следующих условиях окружающей среды: Г±Д/ -(22,5±12,5)°С; н'±Д)г = (55±25) %; р±Ар - (760±25) мм. рг. ст.

Для получения заданных метрологических характеристик выбирается полудифференциальный преобразователь, изображенный на рис. 14. б.

6)

Рис.14. Конструкция линейного преобразователя с краевой дикостью:

а - одноемкостный. б - пат\дифференциальный. 1 и 2 - высокопотенциальный и низкотленциальный электроды, 3-4 - лопопнительные электроды. 5-8 - охранные элек:роды 9-10 - экраные электроды, ] 1-12 - диэлектрические подложки, 13 - экран, 14 - объект перемещения 15 - неподвижная пластина

Из формул методики расчета следует: 2/= £>/0,1 =0.4/0,1 =4.мм: ¿4 = 0,18-2/ = 0,18-4 = 0.72 мм: йе = 0.28-2/ = 0,28-4= 1,12 мм; ¿4 = 0.23-2/ = 0.23-4 = 0.92 мм: 2/г - 2/ = 4 мм; Ъ = 21 = 4 мм:

5 = 0,02-2/ -= 0.02-4 = 0.08 мм = 80 мкм: т = 2аГ, 2-1.12 2.24 мм: I - 2-2/ = 2-4 = 8 мм: I, ¿ = 8 мм: 1.1 = 2/ — 4 мм:

¿4 = 34 = 3-1.12 = 3.36 мм:

12 = 31 + 2и = 3-8 + 2-4 = 32 мм:

¿5=21* 2с{\ +27.4 = 4 + 2-2.32 + 2-3.36 - 15.4 мм;

и = /.4 + Ъ + 2Л + 25 = 3.36 + 4 + 4 + 2 0.08 = 11.5 мм:

¿7 а 2Ц = 2-11.5 = 23 мм:

4 = ет += 2,24 + 0.08 = 2.32 мм:

Д(2й) = 0.0052А = 0.005-4 = 0.02 мм = 20 мкм;

Д(2/) --- 0,005-2/ = 0.005-4 = 0,02 мм = 20 мкм;

Д/г, = 0.01 -2А = 0.01-4 = 0.04 мм = 40 мкм:

Д4С = 0.01 й„ = 0.01- 0.72 = 0,0072 мм = 7мкм;

Л = 0,03/г = 0.03-2 = 0.06 мм = 60 мкм;

Сг = 4,854138е(1-5)= 4,854138-1,00056-8,08-10"5 =0,039243 пФ;

-¡¡-«3 I* 2>

ДС2 =0.79267 1е(1 - 5)- 0.792671-1.00056-8,08-10 "3= 0.0064084 пФ; Ъ\ = 50 В.

Выбирается уравновешенный трансформаторный мост переменного тока, разработанный Барнаульским ОКБА НПО «Химавтоматика» на основе 15-разрядного цифроаналогового преобразователя (ЦАП) с предельной относительной нелинейностью удгя 0,005%, тогда результирующая погрешност ь прибора

Уп = Г.. + Уде = 0,021 + 0,005= 0,026 %, а абсолютная погрешность

Уп Д> = 0,00026- 400 ~ 0,1 мкм. В приведенном примере достигнута практически наивысшая точность измерения перемещения. Для более низкой точности можно получить более широкий диапазон измерения и большее приращение емкости при примерно таких же габаритах.

С использованием аналогичной методики рассчитывается преобразователь с перекрестной емкостью. Для измерения приращения емкости ДС2 целесообразно использовать мост с предельной относительной нелинейностью ум- = ±0,08%, тогда результирующая приведенная погрешность прибора (с учетом того, что у = у„) у„=у-г ум =0,11 + 0,08 - 0.19 %.

Аналогично могут быть рассчитаны и спроектированы преобразователи с другими заданными метрологическими характеристиками.

В шестой главе проведены экспериментальные исследования приведенных методик расчета, проверено соответствие расчетных моделей реальным конструкциям первичных преобразователей, дан обзор разработанных средств измерения микроперемешений.

С целью уточнения соответствия расчетной модели реальным конструкциям и определения правильности методик расчета были произведены измерения частичных емкостей копланарного, П-образного и линейного с краевой емкостью преобразователей.

Экспериментальные исследования копланарного преобразователя. Копла-нарный преобразователь рассчитан по методике, приведенной в главе 5. Конструкция. технология изготовления и размеры пр " тот раз-

мерам, данным на рие.13. В качестве объекта перемещения использовалось металлическое зеркало от микроскопа с неплоскостностью менее 0,05 мкм и диаметром 40 мм. Перемещение осуществлялось по концевым мерам длины набор №10, класс 1, аттестованных по первому разряду с погрешностью, не превышающей 0,1 мкм. Измерение емкости осуществлялось трансформаторным мостом переменного тока с диапазоном измерения ±0,0023 пФ и нелинейностью 0,01%. разработан-]шм и изготовленным Барнаульским ОКБА НПО «Химавтоматика». Для получения линейной статической характеристики преобразователь настроен на расчетную точку перегиба его статической характеристики. Калибровка чувствительности прибора, осуществляется по одному переме-щению, равному 200 мкм.

В результате проведенного эксперимента получены следующие данные:

1. Линейный участок преобразователя превысил ±200 мкм.

2. Абсолютная погрешность Д в зависимости от измеряемого перемещения х приведена ниже:_ _____

А, мкм | 0,1 ' 0,1 0,1 0,2 0,1

л, мкм | -200 1 -50 0 50 200

Из полученных результатов следует, что наибольшая абсолютная погрешность измерения составляет не более 0,2 мкм, при предельной погрешности, рассчитанной в соответствии с методикой, равной 0,34 мкм (глава 5, при Тлс~ 0,01%). Приведенные экспериментальные данные подтверждены актом.

Экспери.ментачьиые исследования П-образиого преобразователя. Преобразователь с П-образными электродами выполняется из фольгированного стеклотекстолита, на котором методом травления изготовлены высокопотенциальные, низкопотенпиальные и экранные электроды (рис.15).

Рис.15. Схема преобразователя с П-образными электродами:

1 - высокопотенциальный электрод. 1 1 1,7 - дополнительные высохопотенпиалыше электроды 2 - низкопотенциальный электрод. 2.1 2.7 - дополнительные низкопозенциальные электроды 3 - экраны 4 - диглектрическая прокладка 5 - корп)с 6 - объект перемещения

В исходном состоянии к мосту подключены только высокопагенпиальный 1 и низкопотенциальный 2 электроды, а остальные электроды заземлены. Затем с помощью переключателей могут попарно подключаться дополнительные электроды 1.1-1.4 и 2.1-2.4 или 1.5-1.7 и 2.5-2.7. Размеры электродов 2И = 30; 45; 60; 75 и 90 мм, 21 - 30 мм, поэтому с помощью электродов 1; 1.1-1.4 и 2; 2.12.4 можно устанавливать отношение Ш = 1; 1,5; 2; 2,5 и 3, а с помощью электродов 1.5-1.7 и 2.5-2.7 можно изменять отношение т/с!. Ширина электродов т равна 0, 10, 20 и 30 мм. Расстояние с! между преобразователем и объектом пе-ремешения измеряется с помощью концевых мер длины, имеющих следующие размеры: 0,10; 2,05: 4,10; 6,15; 8,20 и 10,25 мм. Длина низкопотенциального электрода в плоскости, перпендикулярной чертежу, Ь = 65 мм, длина высокопотенциальных электродов ¿1 =125 мм. Ширина охранных электродов по 30 мм, ширина экранных электродов т1 =20 мм, Ь ~ 30 мм. Торцы охранных электродов заэкранированы металлическими пластинами.

Абсолютная погрешность моста ЦЕ 5002, откалиброванного по образцовой мере 1 пФ, не превышает ±0,001 пФ, приведенная погрешность при измерении емкости 1 пФ составляет около 0,1%. Основная погрешность эксперимента складывается из неточности изготовления А и /, которая для отношения Ш не превышает 2%, что вызывает различную погрешность для экспериментальных данных для емкости преобразователя:

Отношением 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Погрешность измерения емкости, % 5 4,5 4,0 3.5 3

Экспериментальные данные приведены на рис.16 и 17.

Из приведенных графиков следует, что теоретические и экспериментальные данные вполне удовлетворительно согласуются между собой. Наибольшее расхождение между кривыми (при Ы1 = 3,0) не превышает 2,5%, т.е. находится в пределах погрешности эксперимента.

Рис.1 б. Теоретические (сплошные) и экспериментальные (штриховые) зависимости емкости преобразователя 01 отношения Л 21 при т с/ - 3 0 и различных значениях И I

преобразователя от отношения m'd при d'2/ = 0.342 и различных значениях M

Экспериментальные исследования линейного преобразователя с краевой емкостью проведены в диапазоне измерения, который составляет (0-И) мм или (0±0.5) мм. В качестве объекта перемещения, концевых мер длины и измерителя емкости использовались средства, описанные выше.

В результате проведенного эксперимента получены следующие данные:

1. Линейный участок прибора составил более 0+500 мкм.

2. Наибольшая абсолютная погрешность А в зависимости от измеряемого перемещения х приведена ниже:

А, мкм -0,19 -0,07 0,14 0,2 0,13

х, мкм 500,16 400,04 300,23 200,00 100,20

А, мкм -0,1 -0,05 -0,13 -0,1 -0,1 -0,07

х, мкм 0 -99,92 -200,00 -299,98 -399,86 -499,82

Данные полученных результатов показывают, что наибольшая абсолютная погрешность измерения составляет не более 0,2 мкм, т. е. 0,02%, что согласуется с погрешностью (0,026%), причем экспериментальные и теоретические значения погрешностей преобразователя составляют 0,15 и 0,21% соответственно.

Приведенные экспериментальные данные подтверждены актом.

В таблице 6 даны краткие сведения о разработанных и внедренных приборах контроля линейных микроперемещений

По договору № 400 от 18 января 1989 г. между ОНО ИФП СО АН СССР и Барнаульским ОКБА НПО «Химавтоматика» в 1989 г. автором была выполнена НИР по исследованию и разработке копланарного преобразователя.

Выбранные рабочая точка статической характеристики (точка перегиба) и ширина потенциальных электродов, при которых статическая характеристика обладает наибольшей линейностью, защищены авторским свидетельством на изобретение.

Таблица 6

Краткие сведения о разработанных средствах контроля микроперем еще ний с участием автора

N» п/п Наименование средства измерения Тип Диапазон измерения Абсолютная погрешность Стадия освоения Заказчик Разработчик и изготовитель

1 2 3 А 5 6 7 8

1 Прибор для измерения микроперемещений плоской заземленной поверхности ИП-1 Цифровой, сигнализирующий (0+200) мкм ±0,2 мкм Экспериментальный образец (1 ил ) ОПО ИФП СО АН (г Барнаул)

2 Девятиканальнай система для измерения отклонений формы маски дисплейных кинескопов ИФМ-1 Показывающая. аналоговая, сигнализирующая (0+600) мкм ±30 мкм Экспериментальный образец (1 шт ) Завод «Хромотрон» (г Москва) БОКБА (г. Барнаул)

3 Прибор для измерения толщины движущейся ленты ИТЛ-1 Цифровой, си! нализи-рующий (10*500)м км ±1 мкм Разовая партия (8 шт ) Завод «Спецсплавов» (г. Москва)

4 Трехканальная система для измерения отклонений толщины металлической ленты ИТЛ-2 Показывающая, аналоговая +10 мкм ±1 мкм Разовая партия (3 ил ) Металлургический комбинат (г Выкса)

5 Измерители влажности микрокристаллической целлюлозы ИВ-1. ИВ-2А Показывающий, аналоговый (2-7)% (7-35)% + 0.5% +2 5% Разовая партия (2 шт ) АО «Полиэкс» (г. Бийск) НТЦ «Ангстрем« (г. Барнаул)

6 Измеритель объема пористой металлической ленты МИКРОН-3 Показывающий, аналоговый (1,4-2) см3 ±0,02 см3 Разовая партия (2 шт ) Металлургический комбинат (г Выкса)

7 Прибор для измерения перемещений зажимов на разрывной машине Цифровой 0±500 мкм ±0,2 мкм Экспериментальный образец (1 шт ) ГОИ им С И. Вавилова БОКБА

8 Прибор для измерения перемещений зеркал космического телескопа Цифровой 0±400 мкм ±1 мкм Экспериментальный образец (1 шт) (г Санкт-Петербург) (г. Барнаул)

g Трехканальная система бесконтактного измерения микроперемещений зеркал интерферометра Фабри-Перо Аналоговый 0±5 мкм 0.05 мкм Разовая партия (2 шт.) Химаналит (г Санст Петербург)

10 Преобразователь диаметра проволоки ИПД-2 Аналоговый ±5% ±0,2% Разовая партия (22 шт ) ЗапСибмет (г. Новокузнецк) НТЦ «Ангстрем» (г Барнаул)

11 Измеритель толщины покрытия ИТП-1 Аналоговый (3-12) мкм +0.6 мкм Экспериментальный образец (1 шт) ЦНИИОЛОВО (г Новосибирск)

12 Измеритель толщины покрытия ИТП-2 Аналоговый (0-10) мкм (0-21) мкм ±0,5 мкм ±1 мкм Разовая партия (2 шт ) ПО "ОКСИД" (г Новосибирск)

На основе указанного копланарного преобразователя (рис.13) Барнаульским ОКБА НПО «Химавтоматика» были разработаны изготовлены и внедрены приборы, перечисленные в табл. 6. пп.1-3. а НТЦ «Ангстрем» - прибор по п.4.

Измерительная цепь прибора ИП-1 выполнена в виде уравновешенного трансформаторного моста переменного тока, в котором уравновешивающим элементом является цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Приведенная погрешность прибора ИП-1 составляет 0.05%. поэтому ЦАП выбран 15-разрядный с наибольшей нелинейностью статической характеристики 0.005% и погрешностью преобразования 0,01%.

Описанный трансформаторный мост применяется во всех серийных цифровых емкостных приборах для измерения диаметра проволоки ИДП-2. ИДН-6. образцовой установке ЛИД-3. разработанных Барнаульским ОКБА НПО «Химавчоматика».

В системе для измерения отклонений формы маски дисплейных кинескопов ИФМ-1 использован аналогичный преобразователь и неуравновешенный трансформаторный мост переменного тока (рис.18). Отклонение формы маски от образцовой вызывает перемешение поверхности, что вызывает изменение емкости преобразователя, разбаланс моста и. следовательно, отклонение стрелки прибора, шкала которого отградуирована в микрометрах.

Рис.18. Измерительная схема приборов, основанных на использовании копланарного первичного измерительного преобразователя: I - генератор. 2 - трансформатор. 3 - первичный преобразователь 4 - измерительное вещество, 5 - уплотненный прижим, 6 - ком пенсационный конденсатор, 7 - усилитель. 8 - ам шгтузно-фазовый детектор, 9 - показывающий прибор

В приборе ИТЛ-1 и в системе И1Л-2 используются по два преобразователя, расположенных по обе стороны от объекта контроля и соединенных между собой параллельно. Применение такой схемы включения вызывае! нечувствительное 1Ь преобразователя при перемещении ленты, к к. в этом случае при одинаковых параметрах преобразователя перемещение ленты в пределах линейного участка статической характеристики преобразователя вызывает одинаковые по величине и противоположные но знаку изменения емкостей отдельных преобразователей, аяо при параллельном включении преобразователей не вызывает изменение их общей емкости.

Поскольку в приборе ИГЛ-1 толщина ленга измеряется в широком диапазоне, а в системе ИТЛ-2 - в узком, в первом используемся уравновешенный, а во втором - неуравновешенный мосты переменного тока (рис. 19).

Прибор ИТЛ-1 выполнен с перемещающимся по ширине ленты преобразователем, что позволяет определить ширину движущейся ленты с размером 600 мм в любой точке.

Система ИТЛ-2 применяемся для экспресс-измерений отклонений толщины деты от номинальных (20-200) мкм в трех точках в середине и по краям по ширине (75 мм) ленты. Размер участка ленты, на котором производится измерение, составляет 8x20 мм.

Приборы ИТЛ-1 и ИТЛ-2 без перестройки позволяют производить толщину любых этсктропроводных лент (золотых, медных, стальных и 1. п.).

Принцип действия измерителей влажности микрокристаллической целлюлозы ИВ-1 и ИВ-2А основан на изменении емкости копланарного преобразователя в зависимости от влажности микрокристаллической целлюлозы и показан на рис 18. Для

уменьшения погрешности от изменения плотности целлюлозы преобразователь снабжен специальным прижимом. С целью исключения погрешности, связанной с изменением объема измеряемого материала, выбирается отношение с1Ш « 10. В этом случае С ~ Г(сУ/2А) практически параллельна оси Ш71 и небольшие отклонения объема насыпаемого в преобразователь материала не вызывают погрешности измерений. Для измерения изменения емкости преобразователя используется неуравновешенный трансформаторный мост переменного гока.

В измерителе объема метатлической ленты используется линейный преобразователь с дополнительными электродами (рис.14, а) и схемой соединения, приведенной на рис.20.

Рис.19. Измерительная схема прибора ИТЛ-2, предназначенного для измерения отклонений тол шины металлической ленты: 1 - генератор. 2 - трансформатор, 3 - первичный преобразователь; 4 - объект измерения (толщина ленгы), 5 - компенсационный конденсатор, 6 - усилитель, 7 - амплитудчо-фазовыйдетектор, 8- показывающий прибор

металлической ленты: 1 - генератор, 2 - трансформатор.3 и4 - измерительный и компенсационный преобразователи 5 - показывающий прибор, 6 - лента

Для измерения объема пористой ленты используется образец с размерами 100x100 мм с допустимыми отклонениями ±0.2 мм и толщиной от 140 ло 200 мкм. 1 ак как изменение плошали образца практически не вызывает погрешности измерения. го ее можно принять постоянной и появляется возможность свести определение объема ленты к измерению ее толщины с допустимой абсолютной погрешностью ±1 мкм. а градуировку прибора осуществлять по объему ленты.

Для измерения изменения емкости используется неуравновешенный трансформаторный мост переменного тока

В приборах для измерения перемещений зажимов на разрывной машине и зеркал телескопа также использовались линейные преобразователи с дополнительными электродами. изображенные на рис.14, а. Для измерения емкосгей преобразователей использовались измерительные пепи. в виде уравновешенных трансформаторных мостов переменного тока (рис.21).

Для уменьшения температурных изменений окружающей среды в трехканальной системе для бесконтактного измерения микроперемешений зеркал интерферометра Фабри-Перо использовался преобразователь, выполненный в виде перекрестного конденсатора (рис.12, а) и измерительной цепью в виде неуравновешенного трансформаторного моста переменно! о тока (рис. 19).

Рис.21. Измерительная схема приборов, основанных на П-образном преобразователе с дополнительными электродами:

1 генератор. 2 - трансформатор. 3 и 4 - гачерэтельный и ком пенсаютонный преобразователи 5 - фазовый детектор, 6 - устройово уравновешивания. 7 - нифро-аналоговый преобразователь. 8 - преобразователь кода 9 - блок интикации, 10 - заземленная поверхность

С целью уменьшения различного рода загрязнений в процессе волочения или покрытия проволок при повышенной (до 90%) относительной влажности окружающей среды в приборах контроля табл.6, пи. 10-12 использовался преобразователь, со схемой, изображенной на рис.22. При этом использовались расчетные соотношения, приведенные в тл 4. а для измерения емкости преобразователя использовался неуравновешенный фансформаторный мост переменного тока (рис 19)

/........................I

Рис.22. (Чема преобразователи микроперемешений цилиндрической поверхности:

1 и2 - высокопотенциальный и лизкопотенииальныйэзектроды 3-экран, 4 и 5 - диэлектрические прокладки, 6 - обьекч перемещения

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРIЛЦИОННОЙ РАБОТЫ

В диссертации, в результате выполненных исследований, созданы теоретические попо-жения разработки приборов контроля, основанных на бесконтактных емкостных трехзлек-тродных первичных измерительных преобразователях линейных микроперемептешш

На базе теоретических исследований были разработаны инженерные методики расчета емкостных первичных преобразователей, что позволило обоснованно определять их тлавные метрологические характеристики - точность, чувствительность, диапазон измерений, и выбирать оптимальные конструктивные параметры

Первостепенную роль в представленной работе играет определение емкости первичных преобразователей аналитическим путем, так это позволяет предотвратить разработку приборов «вслепую», чю приводит к значительным потерям времени и средств а также является наиболее частой причиной получения ненадежных и неолтимагьных результатов

1. Изучение сосп ояния исследований в области бесконтактных электроемкостных методов и приборов контроля микроперемещений плоских электропроводных поверхностей показывает. что в качестве первою звена преобразования наиболее перспективными являются первичные измерительные преобразователи с копланарными электродами, краевой и перекрестной емкостями

2. Предложена обобщенная схема преобразователя с П-образной формой сечения, обоснованы возможности использования аналогии межяу электрическим и электростатическим полями, а также применения аналитических методов конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля.

3 Разработана расчетная модель П-образного преобразователя, на основе методов конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля получены взаимосвязь координат точек исходной и отображенттой плоскостей, напряженность поля в оюбраженной плоскости, разность потенциалов между высокопотенциальным и низкопо-¡енпиальными электродами, заряд на шнкопотенпиальном электроде и точная формула для расчета частичной емкости между высокопотентшальным и низкопотенциальным электродами преобразователя.

4 На основе общего аналитического решения определено шесть основных частных случаев для расчета частичных емкостей преобразователей, рассчитаны на ЭВМ их численные значения Вычислены предельные нелинейности у„ статических характеристик копла-нарного преобразователя (у„~ 0,2%) и преобразователей с краевой (у„ = 3%) и перекрестной (у„ ~ 1%) емкостями

5 Разработаны схема и определены параметры П-образного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего на несколько порядков меньшую нелинейность статической характеристики по сравнению с известным, определены емкости и погрешности от линеаризации предложенного преобразователя с учетом различных влияющих величин а) высоты потенциальных элекзродов и расстояния между ними; б) ширины потенциальных электродов, в) потенциальных электродов разной высоты, г) смешения потенциального электрода. д) округленна краев электродов: е) высоты экрана: ж) зазоров между потенциальными электродами и экранами

6. Получено аналитическое выражение емкости и определена погрешность от нелинейности статической характеристики преобразователя с перекрестной емкостью, разработана схема и определены параметры указанного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего повышенную линейность статической характеристики, определены емкости и погрешности от линеаризации преобразователя с учетом зазора .между потенциальными электродами и экраном, путем замены реальной трехмерной модели на плоскопаратлельную рассчитано влияние длины охранных электродов на емкость преобразователя

7 На основе проведенных исследований анализа погрешностей приборов и выбранной современной технологии изготовления преобразователя, разработаны инженерные методики проектирования копланарного преобразователя, а также преобрагавателей с краевой и пере-

крестной емкостями, обеспечивающие предельные приведенные погрешности измерения микроперемешений от 0,03 до 0.2%

8. Проведены экспериментальные исследования приведенных методик расчета, проверено соответствие расчетных моделей реальным конструкциям первичных преобразователей, которые подтвердили правильность полученных в данной работе теоретических исследований

9. Результаты диссертационных исследований защищены авторским свидетедьспзом и патентом на изобретение, эффективность предложенных методик расчета и проектирования первичных преобразователей подтверждена разработкой 12 разновидностей многоканальных систем и приборов контроля микроперемешений, изготовленных в количестве 46 единиц, поставленных на восемь предприятий и в три научно-исследовательских института. Внедрение приборов обеспечило не только технический, но и существенный экономический эффект, благодаря получению аналитических зависимостей емкости от определяющих ее параметров, что позволило в относительно короткий промежуток времени оптимизировать параметры приборов и избежать проведения длительных и дорогостоящих экспериментов

10 Результаты теоретических и экспериментальных исследований емкостных бесконтактных преобразователей, полученные в диссертации, могут бьггь использованы при разработке прецизионных приборов контроля для линейно-угловых величин, средств аналитического контроля, различных устройств для измерения емкости, расчете образцовых конденсаторов и резисторов, конструировании печатных плач, интегральных схем, а также в дру]их отраслях науки и техники, связанных с расчетом емкости различных конденсаторных систем или аналогичных ей параметров - электрической, мш нитной и тепловой проводим остей

Основные публикации автора по теме диссертационной работы

1 Горбова Г.М. Исследования н разработка бесконтактных трехэлектрояных емкостных первичных измерительных преобразователей микроперемещений. Дисс к-та техн наук' 05 11.13. -Защищена 25.12.93, Утв. 8.04.94.

2 Госьков П.И., Горбова Г М. Расчет емкости первичного преобразователя микроперемещений// Нанотехнолот ия. наноэлекгроника и криоэлектроника' Тез докл 1 Международной конференции -Барна>л. 1992 -С 172-175

3. Госьков П И. Горбова Г.М Расчет статической характеристики первично! о преобразователя образцового прибора для ишерения микроперемешений// Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на их основе. Гез докл - Барнаул, 1990. - С. 55-56

4. Госьков Л И, Горбова Г.М. Расчет емкостного первичного преобразователя микроперемещений плоской заземленной электропроводной поверхности // Измерения, котроль и автоматизация производственных процессов. Тез докл. - Барнаул. 1991. -С 129-130

5. Госьков П И. Гришин П П.. Горбова Г М. Приборы контроля геометрических размеров и изделий с применением копланарньк трехэлектролннх первичных измерстельных преобразователей// Нанотехнология, наноэлекгроника и криоэлектроника Тез докл 1 Международной конференции -Барнаул, 1992. - С. 168-171.

6 А с. 1755034 СССР, МКИ О 01 В 7/00 Емкостный датчик перемещений / П И Госьков. Г.М Горбова (СССР) - №4811010/28. Заявлено 07.02.90, Опубл. 17.10 90. Бю.ъз.Лг 235

7. Фот В П., Горбова Г.М. Измеритель отклонения толщины металлической лешы ИТЛ - 2. // Информ. лист. Алт. ЦНТИ. - № 440 - 93 - С 2.

8 Горбова Г М, Чепушганов А А Расчет погрешностей емкостного преобразователя микроперемещений // Датчики и преобразователи информации систем измерения, ьонтро 1я и управления Тез докл. - Москва, 1998 -С 56-57

9. Бвстигнеев В В, Горбова Г М Расчет сгатичсской характеристики копланарного емкостного измерительного первичного преобразователя микроперемешений с электродами разной ширит,т;/ Состояние и лробтемы технических измерений Тез докл - М • 1998 - С 21

10 Горбова Г.М Емкостные приборы на основе первичных измерительных преобразователей микроперемешений//Вестник АлтПГ У Лолзуновскийальманах -1998 -Ус 1 -С 37-38

11 Горбова Г M Исследование коатанарного емкостного первичного итмерителъного преобразователя влажности сыпучих вешесгв// Измерения контроль и автоматизация производственных процессов Материалы ШМежд конф - Барнаул, 1994 - С 15-16

12 Горбова Г M Измеритель влажности микрокристаллической целлюлозы // Информ лист АлтЦНГИ -№149-95 - С 2

13 Горбова Г M Расчет частичной емкости трех электродного первичного измерительного преобразователя с плоскопарачле.лъными электродами// Электромеханика - 1996 №1-2 - С 1114

14 Горбова I'M. Иноземцев A M Расчет емкости линейного перекрестного преобразователя микроперемешений // Состояние и проблемы измерений Тез докл. 6-ой Всероссийской НТК -M 1999 С 22-23

15 Горбова Г M. Чепуштаяов А А Влияние высоты потенциальных электродов и расстояния между ними на погрешность линейного преобразователя микроперемещений // Состоя) гие и про-бтемы гомере!ши Тез докл 6-й Всероссийской НТК M 1999.-С 20-21

16 Горбова Г M Расчет стэтическои характеристики трех электродного первичного преобразователя микроперемещений// Вестник Ассоциации Сибирских территориальных отделений МАЭН №1 -Барнаул Изд-во АлтГТУ, 1999 -С43-45

17 Горбова Г M Расчет статической характеристики трехэлектродного первичного преобра-¡ователя микроперемешений// Потзуновский Альманах №1- Барнаул Изд-во АлтГТУ, 1998 -С 37-38

18 Г орбова Г M . Чепуштанов А А Расчет емкостей линейного первичного измеритетьного преобразователя микроперемешений и птрешностей от пелинейности его статической характеристики в зависимости от различных влияющих величин// Труды Сибирского отделения академии инженерных наук С'б научных трудов - Барнаул. АлтГТУ. 2000 -С 21-28

19 Горбова Г M. Инотемнев A M Влияние ширины охранных электродов на емкость атос-копараллелыюй системы // Труды Сибирскою отделения академии инженерных наук Сб научных трудов - Барнаул. АлтГТУ. 2000 - С 29-32

20 Г орбова Г M. Чепуштанов Д Л Расчет и методика проектирования линейного первичного измерительного преобра юватсля микроперемешений с краевой емкостью /I Труды Сибирского отделения академии инженерных наук Сб научных трудов Барнаул. Arrl 1 У. 2000 -С 33-39

21 1 орбова Г M Ишнемцев A M Расчет и методика проектирования линейною первичного измерительного преобразователя микроперемешений с перекрестной емкостью// Труды Сибирского отделения академии инженерных наук Сб научных трудов - Барнаул. АлтГТУ. 2000 -С 40-45

22 Горбова Г M Расчет частичной емкости ipex электродного П-образного первичного измерительного преобразователя микроперемещений // Электромеханика. - №3 - С 90-91

23 Патент 2147726 RU. МКИ7 G01B7/I4. G01D5/24 2000

24 Евстигнеев В В. Хомутов О И . Горбова Г M Расчет и проектирование бесконтактного емкостного измерителя микроперемешений // Потзуновский Альманах №2 - Барнаул Изд-во АлтГТУ 1999. - С 45-58

25 Евспп неев В В. Горбова Г M, Хомутов О И Бесконтактные электроемкистные преобразователи микроперемешений - M Высшая школа. 2000 - 207 с ил

26 Горбова Г M Бесконтактные электроемкостные преобразователи микроперемещений/ Материалы Международного форума по проблемам науки технологам и образования 4-8 декабря 2001 г - М 2001 -С 104-106

27. Gorbova G M , Gorbov M M. G С M Meyer Precise capacitance calculation of sensing elements ш capacitive sensors by method of direct field strength determination Proceedings lEfct Sensor 2002 Conf June 12-14.2002,'Orlando. USA pp 1239-1243

28 Gorbova G M . Gorbov M M. G С M Meyer Analysis of capacitance and linearity of gauge characteristic of displacement sensor Proceedings XVII IMFKO World Congress June 22-27 2003. Dubrovnik Croatia pp 1965-1968

Р199 5 С

Подписано в печать 24.10.2003 г. Формат 60x84 1/16 Печать - ризография. Усл.п.л. 2,56 Тираж 100 экз. Заказ 2003

Отпечатано в типографии АлтГТУ

Глава первая. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ.

1.1. Определение объекта перемещения.

1.2. Общие сведения, классификация емкостных преобразователей микроперемещений и выбор направления исследований.

1.3. Краткий обзор бесконтактных трехэлектродных емкостных средств контроля микроперемещений заземленных поверхностей и постановка задач.

Автоматизация производства, повышение требований к качеству выпускаемой продукции, применение автоматизированных систем управления с использованием ЭВМ — все это предъявляет и более высокие требования к контрольно-измерительным средствам.

Основную долю производственных измерений составляют линейно-угловые измерения. Их удельный вес в отечественном машиностроении составляет 90-95%, при производстве электронной аппаратуры - до 50-60%. В зарубежной производственной практике на долю линейных измерений приходится до 80-90% задач контроля качества [1,2].

Это связано с тем, что на основе информации о линейных микроперемещениях определяется большое количество неэлектрических величин: длина, толщина, качество поверхности, форма (овальность, огранка, конусообразность, бочкообразность, седлообразность для цилиндрической поверхности, отклонения от плоскостности и прямолинейности, выпуклость и вогнутость для плоской поверхности), взаимное расположение поверхностей, уровень, эрозия, износ, вибрация, сила, давление, твердость, механическое напряжение, деформация, ускорение [3-6].

Оценка перемещений имеет большое значение и при проведении научных исследований в области физики поверхности, астрофизики, космонавтики и т.д.

В квантовой метрологии и гравиметрии существенную роль играет измерение сверхмалых перемещений [4].

Емкостные преобразователи микроперемещений широко используются также для стабилизации пьезоэлектрического сканируемого эталона Фабри-Перо, используемого при спектральной селекции и в качестве компонента ин-терферометрических приборов, изучения быстроизменяющихся явлений в мощных лазерах, т. к. использование оптических преобразователей микроперемсщений создает значительные помехи от светорассеяния используемых оптических элементов.

Следует отметить, что измерения и контроль параметров деталей в процессе обработки или, где это возможно, с минимальным разрывом между окончанием обработки и получением результатов контроля позволяют наиболее экономично достичь нужных размеров благодаря своевременной коррекции технологического процесса и сведению к минимуму потерь от доработки деталей и брака. Получаемая от средств измерений и контроля информация позволяет поддерживать параметры технологического процесса в оптимальных границах, обеспечивающих заданный уровень качества. В связи с этим центр тяжести измерений перемещается непосредственно на технологическое оборудование, которое формирует качество продукции [7]. Естественно, что такие измерения целесообразно осуществлять с помощью бесконтактных методов, имеющих высокое быстродействие и малое воздействие на объект измерения.

Задача автоматического бесконтактного контроля микроперемещений может быть решена рядом методов: оптическим [8-23], индукционным [24, 25], индуктивным [1, 24, 25], гальваномагнитным [24, 25], автодинным [25, 26], пневматическим [25, 27, 28], емкостным [25, 29-314, 334-337, 341-358] и др.

Наибольшая точность измерения в настоящее время достигается с помощью лазерных интерферометров [8, 80]. Обладая хорошими метрологическими характеристиками, такие измерители имеют и ряд недостатков, среди которых необходимо отметить большие габариты и вес, неустойчивость к сбоям, трудности автоматизации и др. [80].

Группа средств контроля, основанная на других методах [315, 316], легко автоматизируется, имеет неплохие весогабаритные характеристики, устойчива к сбоям, однако обладает существенно худшими по сравнению с оптическими измерителями метрологическими характеристиками [80].

В последние годы все большее внимание уделяется созданию электроемкостных приборов контроля микроперемещений [80]. Это связано с тем, что их первичные преобразователи имеют высокий порог чувствительности 2-10"19 м

ЛЛ

8, 56], уступающий только лазерным интерферометрам (10" м) [8], просты по конструкции, имеют малые весогабаритные характеристики, небольшое энергопотребление, весьма малую инерционность и погрешность от влияния электрических и магнитных параметров объекта перемещения, ничтожное обратное воздействие на его параметры, а по сравнению с резистивными и индуктивными - отсутствие шумов и самонагрева.

На основе трехэлектродных первичных преобразователей институтом Электродинамики АН Украины под руководством академика Ф.Б. Гриневича разработана методика расчета и проектирования измерителя перемещений с приведенной погрешностью менее 0,001% [80], ВНИИМ им. Д.И. Менделеева совместно с Барнаульским ОКБА НПО "Химавтоматика" создан макет прибора для измерения микроперемещений, используемых для поверки концевых мер длины с погрешностью 0,05 мкм [79], Сибирским научно-исследовательским институтом метрологии разработана аппаратура для измерения отклонений от некруглости при сверлении отверстий в деталях с погрешностью 0,01 мкм [99].

Среди зарубежных фирм, занимающихся разработкой и промышленным применением емкостных средств размерометрии, следует отметить "Automatic Systems Lab.", "Lucas Industries pub. lim. comp" (Великобритания), "Commissari-ate a I'Energie Altmatique" (Франция), "Siemens" (ФРГ), "Spearhead Inc. & RCA Corp." (США), "Hiroomi Ogasaueara", "ONO SOKKI" (Япония), "Guildling Instruments Ltd." (Канада), "Sylvac" (Швейцария) и др. [110].

Фирмой "Automatic Systems Lab." (Великобритания) разработан емкостный прибор для контроля перемещений с диапазоном измерения 100 мм и погрешностью 1,1 мкм [110].

В [108] дана общая оценка электрических и механических аспектов конструкции емкостных первичных преобразователей, выполненных в виде плоских конденсаторов, и связанной с ними электронной схемы, пригодной для контроля перемещений порядка 10"" мм, а в [106] получена приведенная погрешность от нелинейности, равная 0,0003% в диапазоне перемещений (0-0,3) мм.

Описанные приборы контроля используются при проведении научно-исследовательских работ, когда производится измерение микроперемещения объекта, на которой можно разместить измерительные электроды или в контактных микрометрах. При автоматизации же производственных процессов их использовать затруднительно, т. к. объект перемещения, как правило, заземлен.

Для заземленных объектов перемещения фирмой "ONO SOKKI" (Япония) серийно выпускается прибор для бесконтактного контроля перемещения плоской заземленной поверхности. Прибор имеет пять поддиапазонов измерения: 0-0,2; 0-0,5; 0-1; 0-2; 0-5 мм с приведенной погрешностью 0,25%. Однако этот прибор довольно сложен, т. к. для измерения емкости первичного преобразователя используется трансформаторный мост с двойным экраном, а для преобразования нелинейной зависимости преобразователя в линейную шкалу прибор имеет встроенную микроЭВМ [279].

Поэтому задача создания высокоточных, дешевых бесконтактных приборов для контроля микроперемещений заземленных поверхностей не имела достаточно эффективного решения.

Среди основных трудностей, сдерживающих развитие этой области создания приборов контроля, следует отметить сложность создания линейного электростатического поля в рабочей области первичного преобразователя, что ограничивает его метрологические характеристики, малую выходную мощность сигнала емкостного первичного преобразователя, которая затрудняет построение прецизионного измерительного устройства.

Вместе с тем трехэлектродный емкостный первичный преобразователь микроперемещений может быть строго расчетным.

Точный аналитический расчет его метрологических характеристик может быть осуществлен на основе весьма эффективного метода непосредственного определения напряженности поля, предложенного профессором А.Я. Сочневым

70] и методик, сформулированных М.Г. Струнским, М.М. Горбовым [318], которые еще не использовались для точного расчета емкостных первичных преобразователей микроперемещений. Полученные на основе этого метода расчетные формулы имеют весьма сложный вид, т. к. выражаются через эллиптические, гиперэллиптические интегралы и эллиптические функции Якоби. Однако в настоящее время проблема получения численного массива может быть успешно решена с помощью ЭВМ [297, 319, 331, 332, 338-340].

Трудности с малой выходной мощностью первичного преобразователя на современном уровне развития техники контроля малых емкостей могут быть полностью преодолены [80]. Поэтому имеется хорошая перспектива создания прецизионных широкодиапазонных емкостных приборов контроля микроперемещений.*

Работа по теме диссертации выполнялась в соответствии с постановлениями Правительства, договорами с Барнаульским ОКБА НПО "Химавтоматика", заводами "Хромотрон" и "Спецсплавов" (г. Москва), Металлургическим комбинатом (г. Выкса), АО "Полиэкс" (г. Бийск), Государственным оптическим институтом им. С.И.Вавилова и научно-исследовательским институтом "Химана-лит" (г. С.-Петербург), Западно-Сибирским металлургическим комбинатом (г. Новокузнецк), ЦНИИОЛОВО и ПО "ОКСИД" (г. Новосибирск) и региональной научно-технической программой "Алтгй-2".

ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ являются теоретические исследования и разработка бесконтактных электроемкостных трехэлектродных первичных измерительных преобразователей микроперемещений с линейной статической характеристикой и создание на их основе ряда высокоэффективных приборов контроля линейных микроперемещений.

На основании изучения современного состояния исследований и основных тенденций развития емкостных средств контроля микроперемещений, исходя Материалы Введения и глав 1-5 опубликованы в монографии [357]. из поставленной цели, можно сформулировать для решения в настоящей работе следующие задачи:

Получить аналитические выражения емкостей наиболее перспективных бесконтактных трехэлектродных первичных измерительных преобразователей микроперемещений с копланарными электродами, краевой и перекрестной емкостями, провести анализ емкостей и определить нелинейность статических характеристик указанных преобразователей

Разработать схемы преобразователей с высокой линейностью статических характеристик, определить их емкости и погрешности от нелинейности с учетом различных влияющих величин.

Разработать инженерную методику проектирования и дать расчет линейных преобразователей с современной технологией изготовления.

Провести экспериментальные исследования разработанных преобразователей.

Для решения поставленных задач применялись аналитические метод конформных преобразований и метод непосредственного определения напряженности поля.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА выполненных исследований и разработок заключается в следующем:

1. Предложена обобщенная схема первичного преобразователя с П-образной формой сечения, представлена его расчетная модель, методом конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля получена точная формула для расчета частичной емкости между высокопотенциальным и низкопотенциальным электродами преобразователя.

2. Получено шесть основных частных случаев для расчета частичных емкостей известных преобразователей, рассчитаны на ЭВМ их численные значения, вычислены предельные нелинейности статических характеристик копла-нарного, с краевой и перекрестной емкостями.

3. Разработана схема и определены параметры П-образного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего на несколько порядков меньшую нелинейность статической характеристики по сравнению с известным, определены емкости и погрешности от линеаризации предложенного преобразователя с учетом различных влияющих величин: а) высоты потенциальных электродов; б) ширины потенциальных электродов; в) потенциальных электродов разной высоты; г) смещения потенциального электрода; д) скругление краев электродов; е) высоты экрана; ж) зазоров между потенциальными электродами и экранами.

4. Получены аналитические выражения для емкостей и определены погрешности от нелинейной статической характеристики преобразователя с пере- • крестной емкостью, предложена схема и найдены параметры указанного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего повышенную линейность статической характеристики, определены емкости и погрешности от линеаризации преобразователя с учетом зазора между потенциальными электродами и экраном; путем замены реальной трехмерной модели на плоскопараллельную рассчитано влияние длины охранных электродов на емкость преобразователя.

5. Разработаны методики проектирования и расчеты копланарного преобразователя, а также преобразователей с краевой и перекрестной емкостями, обеспечивающие предельные приведенные погрешности измерения микроперемещений от 0,03% до 0,2%.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

1. Результаты теоретических и аналитических исследований первичного преобразователя микроперемещений с П-образной формой сечения.

2. Расчеты емкостей и метрологических характеристик линейного П-образного преобразователя с дополнительными электродами с учетом различных влияющих величин.

3. Расчеты емкостей и метрологических характеристик линейного преобразователя с перекрестной емкостью с учетом различных влияющих величин.

4. Расчеты и методики проектирования копланарного преобразователя, а также линейных преобразователей с краевой и перекрестной емкостями, обеспечивающие предельные приведенные погрешности измерения микроперемещений от 0,03% до 0,2%.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ:

1. Получены точные выражения и таблицы с численными значениями, позволяющие с малой погрешностью определять параметры линейных первичных преобразователей микроперемещений.

2. Разработаны конструкции линейных первичных преобразователей микроперемещений с современной технологией изготовления.

3. Разработанные инженерные методики расчета емкостей сложных плоскопараллельных систем, могут быть использованы при разработке приборов контроля линейно-угловых величин, средств аналитического контроля, расчете образцовых конденсаторов и резисторов, конструировании печатных плат, интегральных схем, а также в других отраслях науки и техники, связанных с расчетом различных конденсаторных систем или аналогичных ей параметров -электрической, магнитной и тепловой проводимостей.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. На основе копланарного преобразователя, а также линейных преобразователей с краевой и перекрестной емкостями, Барнаульским ОКБА НПО "Химавтоматика" и НТЦ "Ангстрем" Алтайского филиала ИА РФ разработаны, изготовлены в количестве 48 единиц и поставлены приборы и многоканальные системы для измерения микроперемещений заземленной поверхности, формы маски дисплейных кинескопов, толщины движущейся ленты и отклонений толщины ленты в статике, влажности микроцеллюлозы, объема (толщины) пористой металлической ленты, перемещения зажимов на разрывной машине, перемещения зеркал космического телескопа, микроперемещений зеркал интерферометра Фабри-Перо, диаметра проволоки и толщины металлических покрытий.

Указанные приборы контроля, защищенные авторским свидетельством и патентом на изобретение, в количестве 46 единиц поставлены на восемь предприятий и в три научно-исследовательских института.

Предложенные в диссертационной работе методики расчета первичных измерительных преобразователей микроперемещений используются в учебном процессе АлтГТУ им. И.И.Ползунова в курсах "Теория электромагнитного поля" и "Первичные измерительные преобразователи".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры информационных технологий Алтайского государственного технического университета им. И.И.Ползунова, докладывались на следующих совещаниях и конференциях: Всесоюзных совещаниях «Оптические сканирующие устройства» (г. Барнаул, 1990г.) и «Измерения, контроль и автоматизации производственных процессов» (г. Барнаул, 1991,1997 гг.), Первых международных конференциях «Нанотехно-логия, наноэлектроника и криоэлектроника» (г. Барнаул, 1992 г.) и «Датчики электрических и неэлектрических величин» (г. Барнаул, 1993 г.), I Международном научном конгрессе «Биоэнергоинформатика» (г, Барнаул, 1998 г.), 57-й научно-технической конференции АлтГТУ (г.Барнаул, 1999 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (г. Нижний Новгород, 1998г.), Международной научно-технической конференции «Датчик-98» (г. Москва), Международной конференции «Состояние и проблемы технических измерений» (г. Москва, 1998 г.), 6-ой Всероссийской научно-технической конференции Московского государственного технического университета им. Баумана (г. Москва, 1999 г.)., Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (г. Москва, 2000 г.), Международной конференции «IEEE Sensor 2002» (г. Орландо, США, 2002 г.), Международном конгрессе по метрологии IMEKO (г. Дубровник, Хорватия, 2003 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликованы 28 докладов, 10 статей, книга «Бесконтактные электроемкостные преобразователи микроне-ремещений», награжденная «Золотым Дипломом - 2000», получены авторское свидетельство и патент на изобретения.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 208 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками на 29 страницах, состоит из введения, шести глав и заключения, списка используемой литературы из 360 наименований и двух приложений на 52 странице.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В диссертации, в результате выполненных исследований, созданы теоретические положения разработки приборов контроля, основанных на бесконтактных емкостных трехэлектродных первичных измерительных преобразователях линейных микроперемещений.

На базе теоретических исследований были разработаны инженерные методики расчета емкостных первичных преобразователей, что позволило обоснованно определять их главные метрологические характеристики - точность, чувствительность, диапазон измерений, и выбирать оптимальные конструктивные параметры.

Первостепенную роль в представленной работе играет определение емкости первичных преобразователей аналитическим путем, так это позволяет предотвратить разработку приборов «вслепую», что приводит к значительным потерям времени и средств, а также является наиболее частой причиной получения ненадежных и неоптимальных результатов.

1. Изучение состояния исследований в области бесконтактных электроемкостных методов и приборов контроля микроперемещений плоских электропроводных поверхностей показывает, что в качестве первого звена преобразования наиболее перспективными являются первичные измерительные преобразователи с копланарными электродами, краевой и перекрестной ёмкостями.

2. Предложена обобщенная схема преобразователя с П-образной формой сечения, обоснованы возможности использования аналогии между электрическим и электростатическим полями, а также применения аналитических методов конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля.

3. Разработана расчетная модель П-образного преобразователя, на основе методов конформных преобразований и непосредственного определения напряженности поля получены взаимосвязь координат точек исходной и отображенной плоскостей, напряженность поля в отображенной плоскости, разность потенциалов между высокопотенциальным и низкопотенциальными электродами, заряд на низкопотенциальном электроде и точная формула для расчета частичной ёмкости между высокопотенциальным и низкопотенциальным электродами преобразователя.

4. На основе общего аналитического решения определено шесть основных частных случаев для расчета частичных ёмкостей преобразователей, рассчитаны на ЭВМ их численные значения. Вычислены предельные нелинейности у„ статических характеристик копланарного преобразователя (у„ ~ 0,2%) и преобразователей с краевой (у„ = 3%) и перекрестной (ун ~ 1%) ёмкостями.

5. Разработаны схема и определены параметры П-образного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего на несколько порядков меньшую нелинейность статической характеристики по сравнению с известным, определены емкости и погрешности от линеаризации предложенного преобразователя с учетом различных влияющих величин: а) высоты потенциальных электродов и расстояния между ними; б) ширины потенциальных электродов; в) потенциальных электродов разной высоты; г) смещения потенциального электрода; д) скругления краев электродов; е) высоты экрана; ж) зазоров между потенциальными электродами и экранами.

6. Получено аналитическое выражение емкости и определена погрешность от нелинейности статической характеристики преобразователя с перекрестной емкостью; разработана схема и определены параметры указанного преобразователя с дополнительными электродами, имеющего повышенную линейность статической характеристики; определены емкости и погрешности от линеаризации преобразователя с учетом зазора между потенциальными электродами и экраном, путем замены реальной трехмерной модели на плоскопараллельную рассчитано влияние длины охранных электродов на емкость преобразователя.

7. На основе проведенных исследований, анализа погрешностей приборов и выбранной современной технологии изготовления преобразователя, разработаны инженерные методики проектирования коплаиарного преобразователя, а также преобразователей с краевой и перекрестной емкостями, обеспечивающие предельные приведенные погрешности измерения микроперемещений от 0,03 до 0,2%.

8. Проведены экспериментальные исследования приведенных методик расчета, проверено соответствие расчетных моделей реальным конструкциям первичных преобразователей, которые подтвердили правильность полученных в данной работе теоретических исследований.

9. Результаты диссертационных исследований защищены авторским свидетельством и патентом на изобретение, эффективность предложенных методик расчета и проектирования первичных преобразователей подтверждена разработкой 12 разновидностей многоканальных систем и приборов контроля микроперемещений, изготовленных в количестве 46 единиц, поставленных на восемь предприятий и в три научно-исследовательских института. Внедрение приборов обеспечило не только технический, но и существенный экономический эффект, благодаря получению аналитических зависимостей емкости от определяющих ее параметров, что позволило в относительно короткий промежуток времени оптимизировать параметры приборов и избежать проведения длительных и дорогостоящих экспериментов.

10. Результаты теоретических и экспериментальных исследований емкостных бесконтактных преобразователей, полученные в диссертации, могут быть использованы при разработке прецизионных приборов контроля для линейно-угловых величин, средств аналитического контроля, различных устройств для измерения емкости, расчете образцовых конденсаторов и резисторов, конструировании печатных плат, интегральных схем, а также в других отраслях науки и техники, связанных с расчетом емкости различных конденсаторных систем или аналогичных ей параметров - электрической, магнитной и тепловой прово-димостей.

209

1. Федотов А.В. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. - М.: Машиностроение, 1979. — 176 с.

2. Карцев Е.А. Состояние и тенденция развития датчиков физических величин // Измерительная техника. 1991. - № 12. - С. 8-10.

3. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин.- JL: Энергия, 1970.-360 с.

4. Герасимов Н.П., Цейтлин Я.М., Ефремов Ю.П., Шестопалов Ю.Н. Состояние и перспективы развития измерений и размерного контроля геометрических величин // Измерительная техника. 1984. - № 11. - С. 14-16.

5. Цейтлин Я.М. Состояние и перспективы развития измерений геометрических величин. //Измерительная техника. 1984.-№ 11.-С. 14.

6. Цейтлин Я.М. Синтез высокоточных систем измерения геометрических величин в машиностроении при воздействии денормализующих факторов; Автореф. дисс. д-ра техн наук: 05.11.01 / НПО ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. Л., 1990.- 50 с.

7. Курочкин А.П. Перспективы развития средств контроля в машиностроении //Измерительная техника. 1984. - № 11.-С. 16-17.

8. Тарбеев Ю.В., Герасимов Н.П., Краснов К.А. и др. Проблемы квантовой метрологии малых длин // Исследования в области линейных и угловых измерений,-Л., 1983.-59 с.

9. Ramsay J.V. A rapid-scanning Fabry-Perot interferometer with automatic parallelism control//Appl. Opt.-1962.-Vol.l.-P. 411-413.

10. Smeethe M.J., James J.F. An electronically controlled Fabry-Perot spectrometer //J. Phys. E: Sci. Instrum.-1971.-Vol.4.-P. 429-34.

11. Витушкин Л.Ф., Ивановская М.И., Колосницын Н.И. Лазерно интерферо-метрические гравитационно-волновые антены // Проблемы теории гравитации и элементарных частиц.- М.,1981.- С. 102-111.

12. Цейтлин Я.М. Состояние и перспективы метрологического обеспечения контроля толщины особо тонких покрытий // Дефектоскопия.-1980.- № 6.- С. 78-81.

13. Преснухин J1.H., Шаньгин В.Ф., Шаталов Ю.А. Муаровые растровые положения и их применение.- М.: Машиностроение, 1977.- 150 с.

14. Абрамова Л.Ю., Баратов В.М., Шур В.Л. Аттестация лазерных интерферометров // Измерительная техника. 1992. - № 6. - С. 16-17.

15. Ультрапрецизионное координатное устройство для производства изделий микро- и наноэлектроники / П.И. Госьков, B.C. Серегин, Е.Б. Коротков и др. // На-нотехнология, наноэлектроника и криоэлектроника: Тез. докл. I межд. конф.- Барнаул, 1992.- С. 3-5.

16. Весельев В.Н., Лизунов В.Д., Загарских С.А. Лазерная дифракционная установка для измерения малых линейных размеров // Измерительная техника. — 1990.- №2.- С. 19-21.

17. Госьков П.И., Якунин А.Г. Оптоэлектронные преобразователи для автоматизации производственных процессов. Барнаул: АПИ, 1986. 100 с.

18. Госьков П.И. Оптоэлектронные информационные и контрольно-измерительные системы и устройства на основе координатно-чувствительных фотоприемников (КЧФ) // Нанотехнология, наноэлектроника и криоэлектроника: Тез. докл. I межд. конф.- Барнаул, 1992. С. 3-4.

19. Пташенчук Ю.А. и др. Бесконтактный контроль размеров в машиностроении.- М.: Машиностроение, 1975 160 с.

20. Зак Е.А., Кравченко Н.П. Промышленное применение волоконно-оптических датчиков // Измерительная техника 1991. - № 12. - С. 11-12.

21. Лелянов Т.Я., Чуличкин Б.Н. Преобразователь измерительный линейных перемещений фотоэлектрический растровый (ПИЛП-ФР).- Ииформ. лист. ВНИИМИ.- № 82 1213.- С. 2.

22. Аш Ж. и др. Датчики измерительных емкостей. М.: Мир, 1992. - 480 с.

23. Горбова Г.М. Исследования и разработка бесконтактных трехэлектродных емкостных первичных измерительных преобразователей микроперемещений: Дисс. к-та техн. наук: 05.11.13. Защищена 25.12.93; Утв. 8.04.94

24. Носков В.Я. Анализ автодинного СВЧ датчика для бесконтактного измерения и контроля размеров изделий // Измерительная техника - 1992. - № 3. - С. 2426.

25. Приборостроение и средства автоматики / Под ред. А.Н. Гаврилова. В пяти книгах. Кн.1. М.: Гос. научн. техн. изд-во машиностр. лит-ры, 1963. - 568 с.

26. Якимович Б.А., Куткин O.K., Пономарев Л.А. Бесконтактный датчик контроля состояния режущего инструмента // Измерительная техника 1990. - № 9. -С. 23-24.

27. Голованов А.Г., Даников Н.И., Шмачилин А.С. Емкостные линейно-частотные преобразователи перемещений // Измерительная техника.- 1987,- № 7.- С. 17-19.

28. А.с. 619795 СССР, МКИ2 G 01 U 5/16, G 01 К 27/00. Преобразователь малых перемещений в скважность импульсов / А.И. Мартяшин, Д.Н. Николаев, В.Л. Свистунов и др. (СССР).- №2440328/25-28; Заявлено 03.01.77; Опубл. 15.08.78, Бюл. №30.

29. А.с. '667800 СССР, МКИ2 G 01 В 7/08. Устройство для измерения радиального зазора турбомашин / В.П. Максимов, И.А. Морозов (СССР).- № 2525736/18-28; Заявлено 21.09.77; Опубл. 15.06.79, Бюл. № 22.

30. А.с. 729436 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Устройство для измерения перемещений /А.Б. Краснов (СССР).- №2502461/18-28; Заявлено 04.07.77; Опубл. 25.04.80, Бюл. № 15.

31. А.с. 805059 СССР, МКИ3 G 01 В 7/08. Емкостный преобразователь / Н.М. Авилова, В.А. Болдова, А.Л. Дорофеев и др. (СССР).- №2562715/25-28; Заявлено 21.10.77; Опубл. 15.02.81, Бюл. № 6.

32. А.с. 815476 СССР, МКИ3 G 01 В 7/08, G 01 В 7/28. Емкостный преобразователь для контроля плоскостности / С.В. Сеймов, В.А. Калашников, Б.П. Железнов (СССР).- № 2785067/18-28; Заявлено 26.06.79; Опубл. 23.03.81, Бюл. №11.

33. А.с. 838310 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Устройство для измерения линейных перемещений / Л.Г. Темник, М.С. Буянский, М.В. Кривогин (СССР).- № 2821231/18-28; Заявлено 12.09.79; Опубл. 15.06.81, Бюл. № 22.

34. А.с. 859802 СССР, МКИ3 G 01 В 7/14. Устройство для измерения азота / В.В. Яшин (СССР).- №2849036/25-28; Заявлено 05.12.79; Опубл. 30.08.81, Бюл. №32.

35. А.с. 930000 СССР, МКИ3 G 01 В 7/08. Индуктивно-емкостный преобразователь линейных перемещений / Н.И. Даников, Т.С. Даникова, А.А. Головина и др. (СССР).- № 3002832/25-28; Заявлено 05.11.80; Опубл. 23.05.82, Бюл. № 19.

36. А.с. 953441 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Способ измерения перемещений / Г.Н.Комаров (СССР).- №2832245/18-28; Заявлено 15.10.79; Опубл. 23.08.82, Бюл. №31.

37. А.с. 1015243 СССР, G 01 В 7/08, G 01 В 7/14. Емкостный измерительный щуп / Э. Рисланд, В. Ватер, Г. Опитц (ГДР).- № 7770603/25-28; Заявлено 06.06.79; Опубл. 30.04.83, Бюл. № 16.

38. А.с. 1019364 СССР, G 01 R 27/26. Емкостное измерительное устройство / М.М. Сиразетдинов (СССР).- №3374276/18-21; Заявлено 31.12.81; Опубл. 23.05.83, Бюл. № 19.

39. А.с. 1023193 СССР, G 01 В 7/08. Емкостный датчик перемещений / Ю.Н. Пчельников, А.М.Амельянец, В.А. Писаревский и др. (СССР).- №3257150/18-28; Заявлено 25.02.81; Опубл. 15.06.83, Бюл. № 22.

40. А.с. 1064137 СССР, G 01 D 5/24. Емкостно-электронный преобразователь перемещения в напряжение / М.М. Сиразетдинов (СССР).- №3495379/18-21; Заявлено 27.09.82; Опубл. 30.12.83, Бюл. № 48.

41. А.с. 1104358 СССР, G 01 В 7/00. Устройство для измерения деформаций / В.А. Алексеев, А.И. Мартяшин, И.Н. Фролов и др. (СССР).- № 3588298/25-28; Заявлено 04.05.83; Опубл. 23.07.84, Бюл. № 27.

42. А.с. 1186938 СССР, G 01 В 7/08. Емкостный преобразователь перемещения / А.И. Чередов (СССР).- № 3632321/24-28; Заявлено 04.08.84; Опубл. 23.10.85, Бюл. №39.

43. А.с. 1221483 СССР, G 01 В 7/00. Емкостно-электронный преобразователь перемещения / М.М. Сиразетдинов (СССР).- № 3756989/24-28; Заявлено 28.06.84; Опубл. 30.03.86, Бюл. № 12.

44. А.с. 1227938 СССР, G 01 В 7/00. Способ измерения перемещений / В.Ф. Кириллов (СССР).- №3722702/24-28; Заявлено 06.04.84; Опубл. 30.04.86, Бюл. № 16.

45. А.с. 1283515 СССР, G 01 В 7/00. Устройство для преобразования перемещения в напряжение / М.М. Сиразетдинов (СССР).- №3865213/24-28; Заявлено 11.03.85; Опубл. 15.01.87, Бюл. № 2.

46. Пат. 1498407 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/00, 1973.

47. Пат. 1525695 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/12, 1974.

48. Пат. 1589743 Великобритании, МКИ3 G 01 В 7/05, 1974.

49. Пат. 1590334 Великобритании, МКИ2 G 01 В 7/13, 1975.

50. Пат. 3138273 AHU, МКИ4 G 01 В 7/02,1990.

51. Зражевский В.М., Зайцева М.П., Кокорин Ю.М. Измерение малых электромеханических деформаций кристаллов методом ёмкостного датчика // Приборы и техника эксперимента.-1983.-№ 1,-С. 142-144.

52. Казей З.А., Леванидов М.В., Соколов В.Н. Ёмкостный датчик для измерения магнитострикции малых образцов при 4,2 К // Приборы и техника эксперимен• та.-1982.-№ 1.-С. 196-197.

53. Волков Н.П., Гриняева Е.В., Даников Н.М., Шмачилин А.С. Емкостный преобразователь перемещений // Измерительная техника.-1986.- № 12. С. 9-10.

54. Брагинский В.Б., Полнарев А.Г. Удивительная гравитация (или как измеряют кривизну мира). М.: Наука, 1985. - 160 с.

55. Heerens W.C., Vermeulen F.C. Capacitance of Kelvin guard ring capacitors with modified edge geometry // J. Appl. Phys. - 1975. - Vol.46. - P. 2486-2490.

56. Heerens W.C. The feasibility of multi-terminal capacitor sensors for measurement and control in microcircuit engineering // Proc. Microcircuit Engineering Conf. — 1981.-P. 241-249.

57. Heerens W.C. Multi-terminal capacitor sensors // J. Phys.E: Sci. Instrum. 1982. -Vol. 15.-P. 137-141.

58. Heerens W.C. Basic principles in designining highly reliable multi-terminal capacitor sensors and the performance of some laboratory test models // NTG -Fachberichte. 1982. - Vol. 79. - P. 113-118.

59. Heerens W.C., Boogh E.M., Keizer G. Gap influences in guarded capacitors // Delft. Progr. Rep. 1983. - Vol. 8. - P. 149-160.

60. Hordeski M. Trends in displacement sensors. // J. Phys. E: Sci. Instrum. 1979. -Vol. 12, №7.-P. 557-664.

61. Rees D., McWhirter I., Hays P.B., Dines T. A stable, rugged, capacitance — stabilized piezoelectric scanned Fabry — Perot etalon. // J. Phys. E: Sci. Instrum-1981 — Vol.l4.P. 1320-1325.

62. Armstorng E.B. The observation of line profiles in the airglow and aurora with a photoelectric Fabry-Perot interferometer // J. Atmos. Terr. Phys. Special Suppl.-1956.-Vol. 5.-P. 366-373.

63. Bates В., Conway J.K., Courts G.R., McKeith C.D., McKeith N.E. A stable, high finesse scanning Fabry-Perot interferometer with piezoelectric transducers. // J. Phys.E: Sci. Instrum.-1971.-Vol.4.-P. 899-901.

64. Hays P.B., Nagy A.F., McWatters K.D., Evans J.V. Comparison of radar and optical temperature measurements in the F-region. // J. Geophys. Res.-1970.-Vol.75.-P. 4881-4882.

65. Hernandez G. The signature profiles of О (s) in airglow. // Planet. Space Sci.-1971.-Vol. 19.-P. 467-476.

66. Hicks T.R., Reay N.K., Scaddan R.J. A servocontrolled Fabry-Perot interferometer using capacitance micrometers for error defection. // J. Phys. E: Sci. Instrum.-1974.-Vol.7.-P. 27-3.0.

67. Jones R.V., Richards J.C. The design and some applications of sensitive capacitance micrometers. //J. Phys. E: Sci. Instrum.-1973.-Vol. 7.-P. 589-600.

68. Сочнев А .Я. Расчет напряженности поля прямым методом.- JI.: Эперго-атомиздат., 1984.- 112 с.

69. Rees D., McWhirter I., Rounce P.A., Barlow F.E. Miniature imaging photon detectors. II. Devices with transparent photocathodes // J. Phys. E: Sci. Instrum.-1981.-Vol.14.-P. 229-233.

70. Roester F.L. Effects of plate defects in a polyetalon Fabry-Perot spectrometer // Appl. Opt.-1969.-Vol.8-P. 829-831.

71. Wells M., Atherthon P.D., Hicks T.R., Reay M.K. Multi-etalon servo-controlled Fabry-Perot interferometers // Proc. 4th Int. Collogium on Astrophysics, Trieste P. 586.

72. Hicks T.R., Reay N.K., Atherton P.D. The application of capacitance micrometry to the control of Fabry-Perot etalons // J. Phys.E: Sci. Instrum. 1984. - Vol.17, № 1. — P. 49-55.

73. Брайловский B.B., Фуштей H.M., Шелаг A.P., Ткаченко О.Т. Измерение механических перемещений емкостным датчиком // Измерительная техника. 1988. -№4.-С. 20-21.

74. Реитна JI.B., Трушенкова Т.Т., Никифоров Т.С. Комбинированный емкостной датчик // Тр. Пензинского политехи. ин-та.-1985.-№ З.-С. 79-82.

75. Лысов В.В. Емкостный измеритель линейных перемещений с интерфейсом и микроЭВМ "Электроника-бОМ" // Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации: Тез. докл.-М.: 1984.-С. 379-380.

76. Левицкий А.С., Лежоев Р.С., Новик А.И. // Дифференциально-емкостные измерительные преобразователи перемещения с линейной функцией преобразования // Техническая электродинамика,-1983.-№ 6.-С. 94-99.

77. Горбов М.М. Бесконтактные емкостные измерители наноперемещений // Нанотехнология, наноэлектроника и криоэлектроника: Тез.докл. I Межд. конф.-Барнаул, 1992.-С. 162-167.

78. Гриневич Ф.Б., Левицкий А.С., Сурду М.Н. Прецизионные измерители перемещений емкосин.- Киев, 1987.- 44 с. (Препринт ИЭД АН УССР; № 493).

79. Mack J.E., McNutt D.P., Roester F.L., Chabbal. The PEPSIOS purely inerfer-ometric high resolution scanning photometer. I. The pilot model. // Appl. Opt.-1963.-Vol.2.-P. 873-885.

80. Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения.-M.-Jl.: Энергия, 1966.-278 с.

81. Wolfendale P. Capacitance displacement transducers with high accuracy and resolution//J. Sci. Instrum.-1968.-Vol I.-P. 817-818.

82. Андреев C.H. Расчет поля плоского конденсатора с учетом краевого эффекта // Изв. вузов Электромеханика.-1961.-№ 8.- С. 8-17.

83. Балабуха Л.И. Математический расчет некоторых полей электростатики // Теорет. и экспер. электротехника.- 1932.-№ 1-2.-С. 4-20.

84. Балаклеев В.Н., Золотарев Н.А. Расчет параметров емкостного датчика с гребнеобразными пластинами // Изв. вузов Электромеханика,-1975.-№5.- С. 268276.

85. Балаклеев В.Н., Золотарев Н.А. Расчет краевой емкости датчика, построенного по типу плоского конденсатора. // Изв. вузов Электромеханика.-1975.-№ 5.-С. 453-456.

86. Гусейнов Н.Ш., Амиров A.M. Влияние погрешностей изготовления на точность емкостного преобразователя малых угловых перемещений // Измерительная техника. 1977.- № 9.- С. 38-39.

87. Кононов А.П. Расчет емкости плоского конденсатора с учетом краевого эффекта // Изв. вузов Электромеханика.- 1966.- № 3.- С. 239-242.

88. Миролюбов Н.М., Костенко М.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев Н.Н. Методы расчета электростатических полей.- М.: Высш. школа, 1963,- 416 с.

89. Навиев И.А., Гусейнов Н.Ш., Амиров A.M. К оценке нелинейности характеристики трехпластинчатого емкостного первичного преобразователя угловых перемещений // Изв. вузов Приборостроение.- 1976.- T.XIX, № 1.- С. 10-15.

90. Тартаковский В.И. Погрешность емкостных преобразователей перемещения // Измерительная техника.- 1977.- № 9.-С. 38-39.

91. Тильвикас А.А. Расчет электростатических полей, ограниченных плоскими электродами // Тр. ВИЭСХ.-1964.- Т.12.- С.138-163.

92. Iijima Т.А. Consideration on guard ring width of a standard for small capacitance // Bull. Electrotechn. Lab.- 1956.- Vol. 20, № 12.-P. 901-906.

93. Neilmeyer. Karazitives Meflwertaufnehmersystem zur messung von lan-genanderungen //J.RadioFernsehen: Electron.- 1984,- Vol. 33, № 11,- P. 703 - 705.

94. Kosel P.B., Munro G.S., Vaughan R. Capacitive transducer for accurate displacement control // IEEE Trans. Instrum. Meas.-1981.-Vol. 30, № 2.- P.l 14-123.

95. Aldred P.J.E. An automatic comparator for slip gauge calibration // J. Prec. Ingi-neer.-1981 .-Vol.3, № 2.- P. 109-113.98. Ёмкостные преобразователи смещения // Британская пром-ть и техника.-1975.- Т.50, № 3.- С.139-141.

96. Присекин В. Особые приметы метрологии // Советская Сибирь. -1982.-28дек.

97. Гинзбург B.J1. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными //УФН.-1981.- Т.134, № 3.- С. 493-495.

98. Гриневич Ф.Б., Левицкий А.С., Сурду М.Н. Погрешности датчиков перемещений типа емкосин, обусловленные краевыми эффектами.- Киев, 1987.- 45 с.-(Препринт / ИЭД АН УССР; № 501).

99. Hirasawa М., Nakamura М., Kanno М. Optimum form of capacitive transducer for displacement measurement // J.IEEE. Trans. Instrum. and Meas. 1984.- Vol.33, № 4.- P. 276-280.

100. Nakamura M., Mizuno M. Bounds for effective conductivity of heterogeneows materials by the finite element method // J. Math. Phis.-1982.- Vol.23, № 6.- P. 228-1230.

101. Beck C. Neue kapazitive sensoren fur die druckund differenzdruck messung // J. Feingeratetechnik.-l 988.-Vol.37, № 8.- P. 358-361.m 105. Грохольский А.Л., Никулин В.И. О перспективах применения ёмкостныхдатчиков // Автометрия -1967.- № 1.- С. 17-22.

102. Gladwin М.Т., Wolfe J. Linearity of capacitance displacement transducer // J. Rev. Sci. Instrum.-1975.-Vol.46, № 8.- P. 1099-1100.

103. Seidel H. Microcomputer Kompatibles kapazitives sensor system // J. Wiss. Z. d. Techn. Hochsch.-1985.- Vol.27.- P. 553-565.

104. Jones R.V., Richards J.C. The design and some applications of sensitive capacitance micrometers //J. Phys. E:Sci. Instrum.-1973.-Vol.6, № 7.- P. 589-676.

105. Huang S.M., Stott A.L.,Green R.G., Веек M.S. Electronic transducers for industrial measurement of low value capacitances // J. Phys. E: Sci. lnstrum.-1988.-Vol.21, № 4.- P. 242-250.

106. Скрыпник С.И. Ёмкостные средства измерения размеров в машиностроении: Обзор.- М.: ВНИИПИ, 1986.-54 с.

107. Духанин A.M., Скрыпник С.И. Состояние и перспективы развития средств обработки дискретных сигналов при электромагнитной дефектоскопии ёмкостной размерометрйи: Отчёт о НИР (закл.)/ВНИИГПЭ; 1В 143; Инв. №02860080843. -М., 1985-104 с.

108. Заявка 2491205 Франции, МКИ4 G 01 В 7/00, 1982.

109. Пат. 2085594 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/14, 1982.

110. Пат. 2031590 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/30, 1980.

111. Заявка 2418919 Франции, МКИ4 G 01 В 7/00, 1980.

112. Пат. 2100441 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/14, 1982.

113. Пат. 2118720 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/30, 1983.

114. Заявка 2507310 Франции, МКИ4 G 01 В 7/28,1982.

115. Пат. 2145231 Великобритании, кл. G 01 В 7/00, 1985.

116. Пат. 2147105 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/02, 1985.

117. Пат. 2133891 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/14, 1984.

118. Пат. 3518858 ФРГ, МКИ4 G 01 В 7/02,1985.

119. Richards I.C.S. Linear capacitance proximity gauges with high resolution. J. Phys. E: Sci. Instrum., 1976, Vol.9, № 8, P. 639-646.• 124. Пат. 3536653 ФРГ, МКИ4 G01 В 7/02, 1986.

120. Заявка 2489500 Франции, МКИ1 G 01 В 7/30, 1982.

121. Пат. 2046920 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/00, 7/30, 1980.

122. Пат. 2133890 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/00, 1984.

123. Заявка 2530011 Франции, МКИ4 G 01 В 7/00, 1984.

124. Пат. 2025624 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/00, 1980.

125. Пат. 2020815 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/00, 7/30, 1979.

126. Scotto M.I., Eismeier М.Е. High-Noncontacting Instrumentation for Jet Engine Testing//Transactions of the ASME,- 1980.-Vol.102, № 4.- P. 147-153.

127. Пат. 2106654 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/34, 1983.

128. Watanable К., Temes G.C. A switched capacitor digital capacitance bridge. // IEEE Trans. Instrum. and Meas. 1984.- Vol.33, № 4. - P. 247-251.

129. Новик А.И. Системы автоматического уравновешивания цифровых экстремальных мостов переменного тока. Киев: Наукова Думка, 1983,- 224 с.

130. Пат. 4294321 США, МКИ4 G 01 Р 27/26, НКИ 177-210, 1981.

131. Пат. 4030347 США, МКИ4 G 01 В 7/22, НКИ 73-88, 5, 1977.

132. Заявка 3516162 ФРГ, МКИ4 G 01 В 5/24, 1985.

133. Скрипник Ю.А. и др. Измерение толщины диэлектрических материалов // Изв. вузов Технология лёгкой промышл.-1980.- № 5.- С. 106-109.

134. Пат. 1592694 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/30,1981.

135. Пат. 2830432 ФРГ, МКИ4 G 01 В 5/243, 1980.

136. Пат. 2078966 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/02, 1982.

137. Пат. 2118720 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/02, 1983.

138. Пат. 3340782 ФРГ, МКИ4 G 01 В 7/02, 7/30, 1985.

139. Hirasawa М. Optimum form of a capacitive transducer of displacement measurement //1 EEE Trans. Instrum. And Meas.- 1984.- Vol. 33, № 4.- P. 276-280.

140. Krause D. Vermeidung von Storeinflussen beim Einsatz von MeBumformarn. // Feinwerktechnik & Messtechnik.- 1984.- Vol.92, № 3.- P. 133-136.

141. Пат. 4250452 США, МКИ4 H 03 К 3/26, НКИ 328-1, 1981.

142. Rusek V.I. Gestaltung von passiven Sensoren unter gegebenen Linearitat san-forderungen. // Techn. Mess.- 1984.- 51, № 1.- P. 3-11.

143. Пат.3408529 ФРГ, МКИ4 G 01 В 7/02, 1984.

144. Пат. 4586260 США, МКИ4 G 01 В 7/02, НКИ 33/125С, 1986.

145. Скрыпник С.И. Средства электроразмерометрии в машиностроении: Обзор.- М.: ВНИИПИ, 1984,- 44 с.

146. Maxwell J.C.A. A treatise on electricity and magnetism.- Oxford: The Clarendon Press, 1873.

147. Грохольский A.JI., Горбов M.M., Струнский М.Г. и др. Емкостные первичные измерительные преобразователи диаметра неизолированного микропровода // Измерения, контроль, автоматизация.- } 978.- № 2.- С. 16-23.

148. Duinker S. Short wave lenght response of magnetic reproducing heads with rounded gap edges//Phillips Research Report1961.- Vol. 16, № 4.-P. 307-322.

149. Семёнов Ю. П. О влиянии за?.оров на ёмкость конденсаторов с прямоугольным поперечным сечением. // Тр. Метрологических ин-тов.- 1976. № 154.- С. 91-100.

150. Elnekave N. Deux etolons calcutes de capacite electrique // Bulletin d' inform, du Bureau Nat. de Metrologie. 1973. Vol. 4, № 13.- P. 3-9.

151. Струнский M. Г., Горбов M. M. Расчёт частичных ёмкостей в одной плоско-параллельной системе электродов // Электричество. 1988.- № 9.- С. 45-50.

152. Snow С. Effect of clearance and displacement of attracted disk and also of a certain arrangement of conducting hoops , upon the constant of an electrometer // Bureau of Standards. J. Res.-1928.- Vol. 1, № 4.-P. 513-530.

153. Moon C., Sparks M. Standards for low values of direct capacitance // J. Res. NBS. 1948. - Vol. 41. - P. 497 - 507.

154. Lauritzen J. I. The effective area of a guarded electrode // Ann. Rep. Conf. on Electr. Insul. 1963. - P. 67-70.

155. Семенов Ю.П. Влияние некомпланарности электродов на емкость конденсатора с охранным кольцом // Исследование в области электрических измерений. — Л., 1985.-С. 34-38.

156. Гриневич Ф.Б., Новик А.И. Измерительные компенсационно-мостовые устройства с емкостными датчиками. Киев: Наукова думка, 1987. - 112 с.

157. Матис И.Г. Электроемкостные преобразователи для неразрушающего контроля. — Рига: Зинатне, 1982.- 304с.

158. Форейт Й. Емкостные датчики неэлектрических величин.- М.- Л.: Энергия, 1966.- 160 с.

159. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Сгрунский М.Г. Расчет электрической емкости. -Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981.- 288 с.

160. Гиржман Н.И. Разработка и исследование электрооптических методов и аппаратуры для измерения линейных перемещений: Автореф. дисс. канд. техн. наук.-Л., 1973.

161. Методы расчета электростатических полей / Миролюбов Н.Н., Костенко Н.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев Н.Н. М.: Высшая школа, 1963.- 415 с.

162. Брандт А.А. Исследования диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: Гос. изд. физ. мат. лит-ры, 1963.-403 с.

163. Iijima Т. A consideration on the guard ring width of a standard for small capacitance // Дэнки сикэнсё ихо, Bull. Electrotechn. Lab. 1956. - Vol. 20, № 5. - P. 357361.

164. Iijima T. The effect of the supporter installed in a standard of small capacitance // Дэнки сикэнсё ихо, Bull. Electrotechn. Lab. 1956. - Vol. 20, № 5. - P. 361-364.

165. Iijima T. The effect of clearance between the disk and the guard ring and also of the roundness of its rim upon the capacitance of a standard condenser // Дэнки сикэнсё ихо, Bull. Electrotechn. Lab. 1956. - Vol. 20, № 5. - P. 364-372.

166. Iijima T. The effect of clearance between the disk and the guard ring and also of the roundness of its rim upon the capacitance of a standard condenser // Дэнки сикэнсё ихо, Bull. Electrotechn. Lab. 1956. - Vol. 20, № 5. - P. 389-390.

167. Iijima T. Gap influence between the disk and the guard ring upon the capacitance of a standard capacitor // Дэнки сикэнсё ихо, Bull. Electrotechn. Lab. 1956. -Vol. 20, № 12.-P. 901-906.

168. Iijima T. A consideration on the guard ring width of a standard for small capacitance. // Дэнки сик энсё ихо. Bull. Electrotechn. Lab. 1956. - Vol. 20, № 12. - P. 906910.

169. A.c. 861925 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич (СССР).- № 2339174/18-28; Заявлено 09.03.76; Опубл. 07.09.81, Бюл. № 33.

170. А.с.727974 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Двойной трансформаторный мост переменного тока для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич, Ж.П. Журавлёв, Е.Ю. Неболюбов и др. (СССР).- №2648891/18-28; Заявлено 25.07.78; Опубл. 15.04.80, Бюл. № 14.

171. А.с. 724924 СССР, МКИ2 G 01D 5/16 G 01В 7/00. Преобразователь перемещения в частоту / А.И. Мартяшин, А.Е. Морозов, В.Г. Путилов и др. (СССР).-№2450306/18-28; Заявлено 07.02.77; Опубл. 30.03.80, Бюл. № 12.

172. А.с. 1227939 СССР, МКИ2 G 01В 7/00. Способ преобразования перемещения в длительность импульсов и устройство для его осуществления (его варианты) / М.М. Сиразетдинов (СССР).- №3769168/24-28; Заявлено 25.07.84; Опубл. 30.04.86, Бюл. № 16.

173. А.с. 803602 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Устройства для измерения перемещений / Н.Х. Асанов (СССР).- № 2458800/18-28; Заявлено 04.03.77; Опубл. 23.01.83, Бюл. № 3

174. А.с. 846998 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной преобразователь перемещений /A.M. Лапин, А.С. Баталин (СССР).- № 2825645/18-28; Заявлено 02.10.79; Опубл. 15.07.81, Бюл. № 26.

175. А.с. 977930 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной измеритель перемещений / Ф.Б. Гриневич, М.Н. Сурду, Т.И. Войченко и др. (СССР).- №3300271/18-28; Заявлено 16.06.81; Опубл. 30.11.82, Бюл. № 44.

176. А.с. 977931 СССР, МКИ3 G 01 3 7/00. Устройство для измерения перемещений / И.Р. Добровинский, Л.В. Ровина, Г.С. Никифоров и др. (СССР).-№ 3302159/18-28; Заявлено 16.06.81; Опубл. ЗОЛ 1.82, Бюл. № 44.

177. А.с. 983439 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич, М.Н. Сурду и Г.И. Войченко (СССР).- № 2723594/18-28; Заявлено 13.02.79; Опубл. 23.12.82, Бюл. № 47.

178. А.с. 983445 СССР, МКИ3 G 01 В 7/12. Устройство для измерения линейных размеров / В.И. Веретенников (СССР).- №3229757/18-28; Заявлено 05.01.81; Опубл. 23.12.82, Бюл. № 47.

179. А.с. 911133 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Устройство для измерения перемещений / Н.Х. Асанов, ЮЛ. Таготин (СССР).- №2965361/18-28; Заявлено 01.08.80; Опубл. 07.03.82, Бюл. № 9.

180. А.с. 920356 СССР, МКИ3 G 0. В 7/00. Емкостной измеритель перемещений / Ф.Б. Гриневич, М.Н. Сурду, Т.И. Войченко и др. (СССР).- № 2966209/18-28; Заявлено 14.07.80; Опубл. 15.04.82, Бюл. № 14.

181. А.с. 947624 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной измеритель перемещений / А.И. Новик, М.Н. Сурду и Г.И. Войченко (СССР).- № 2922220/18-28; Заявлено 06.05.80; Опубл. 30.07.82, Бюл. № 28.

182. А.с. 947625 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной измеритель перемещений / А.И. Новик, М.Н. Сурдо и Ж.П. Журавлёв (СССР).- № 2966189/18-28; Заявлено 14.07.80; Опубл. 30.07.82, Бюл. № 28.

183. А.с. 947628 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной датчик перемещения / Л.П. Ульянов (СССР).- № 3228520/18-28; Заявлено 30.12.80; Опубл. 30.07.82, Бюл. №28.

184. Гриневич Ф.Б., Грохольский А.Л., Соболевский К.М. Цапенко М.П. Трансформаторные измерительные мосты.- М.: Энергия, 1970.- 280 с.

185. А.с.964437 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич (СССР).- №2385760/18-28; Заявлено 19.07.76; Обубл. 07.10.82, Бюл. № 37.

186. А.с. 964438 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич (СССР).- №2385760/18-28; Заявлено 19.07.76; Опубл. 07.10.82, Бюл. № 37.

187. А.с, 966489 СССР, МКИ3 G 01 В 7/08. Емкостной датчик перемещений / А.А. Фадеев (СССР).- № 32 60394/25-28; Заявлено 06.03.81; Опубл. 15.10.82,. Бюл. №38.

188. А.с. 974098 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостный датчик перемещения / Г.М. Лещинский, В.В. Рябов и В.Б. Красильников (СССР).- № 2711718/25-28; Заявлено 09.01.79; Опубл. 15.11.82, Бюл. № 42.

189. А.с. 750265 СССР, МКИ3 G 01 В 7/08. Емкостной преобразователь перемещений / С.А. Попов (СССР).- № 2615861/25-28; Заявлено 16.05.78; Опубл. 23.07.80, Бюл. № 27.

190. А.с. 529368 СССР, МКИ2 G 01 D 5/24; G 08 С 9/02. Устройство для измерения перемещений / Б.М.Белоцерковский, В.В.Григорчук и С.П.Мовергус (СССР).-№2123645/24; Заявлено 02.04.75; Опубл. 25.12.76, Бюл. № 35.

191. А.с. 559111 СССР, МКИ2 G 01 D 5/24. Емкостный датчик передач / В.А. Артеменко (СССР) .-№ 2177966/10; Заявлено 07.10.75; Опубл. 25.05.77, Бюл. № 19.

192. А.с 1226017 СССР, МКИ4 G 01 В 7/00. Емкостный преобразователь перемещений / О.Н. Кузнецов, В.Р. Цибульский, В.В, Китаев.- № 3767791/25-28; Заявлено 05.07.84.

193. А.с. 676860 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещения / Ф.Б. Гриневич (СССР).- № 2592753/18-28; Заявлено 20.03.78; 0публ.30.07.79, Бюл. № 28.

194. А.с. 636468 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00 . Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич и З.А. Зацеркивный (СССР).- № 2198036/18-28; Заявлено 09.12.75; Опубл. 05.12.78, Бюл. № 45.

195. А.с. 627310 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Емкостный трансформаторный мост для измерения неэлектрических величин / Ф.Б. Гриневич, З.А. Зацеркивный (СССР).-№ 2178294/18-28; Заявлено 06.10.75; Опубл. 14.08.78, Бюл. № 37.

196. А.с. 625128 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00 . Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещения / Ф.Б. Гриневич (СССР).- № 2134280/18-28; Заявлено 14.05.75; Опубл.25.09.78, Бюл. № 35.

197. А.с. 1037052 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостный измеритель перемещений / Ф.Б. Гриневич, Н.Н. Сурду, З.А. Зацеркивный и др. (СССР).- № 2964460/18-28; Заявлено 16.07.80.

198. А.с. 913037 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Устройство для измерений перемещений по двум координатам / В.Ю. Страздас, P.P. Каупелис, Р.Г. Наумавичюс и др. (СССР).- № 2938326/18-28; Заявлено 10.06.80; Опубл. 15.03.82, Бюл. № 10.

199. А.с. 823828 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00 . Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещения / Ф.Б. Гриневич , Г.И. Войченко, З.А. Зацерквин-ный и др. (СССР).- № 2799089/18-28 ; Заявлено 17.07.79; Опубл. 23.04 81, Бюл. № 15.

200. А.с. 727975 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич, М.Н. Сурду и Г.И. Войченко (СССР).- № 2660275/18-28; Заявлено 21.08.78; Опубл. 15.04.80, Бюл. № 14.

201. А.с. 754199 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00 . Емкостной преобразователь перемещений / В.И. Гершун (СССР).- № 2713264/25-28; Заявлено 16.01.79; Опубл. 07.08.80, Бюл. № 29 .

202. А.с. 765643 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00 . Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич, М.Н. Сурду и Г.И. Войченко (СССР).- № 2692948/18-28; Заявлено 07.12.78; Опубл. 23.09.80, Бюл. № 35.

203. А.с. 896376 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостный датчик / Р.З. Икрамов, М.А. Ураксеев, А. Халиков и др. (СССР).- № 2875023/18-28; Заявлено 28.01.80; Опубл. 07.01.82, Бюл. № 1.

204. А.с. 805058 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Устройство для измерения перемещения / В.Я. Скотников и Е.П, Черкасов (СССР).- №2745330/18-28; Заявлено 02.04.79; Опубл. 15.02.81, Бюл. № 6.

205. А.с. 1275204 СССР, МКИ4 G 01 В 7/08. Емкостный датчик перемещений / В.Н. Кагарманов, З.Х. Куватов и М.М. Щербаков (СССР).- № 3770269/24-07; Заявлено 28.05.86; Опубл. 07.12.86, Бюл. 45.

206. А.с. 1259100 СССР, МКИ4 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещения / Ф.Б. Гриневич и А.К. Продан (СССР).- № 3883286/25-28; Заявлено 15.04.85; Опубл. 23.09.86, Бюл. № 35.

207. А.с. 1259099, МКИ4 G 01В 7/00. Емкостный преобразователь линейных перемещений / М.Ш. Гусейнов, К.Г. Казиев, A.M. Амиров и др. (СССР).- № 3882812/25-28; Заявлено 10.04.85; Опубл. 23.09.86, Бюл. № 35.

208. А.с. 1232932, МКИ4 G 01 В 7/00. Дифференциальный емкостной датчик / В.А.Чистяков, Б.Н. Певзнер и Н.В.Трифонов (СССР).- № 3832005/25-28; Заявлено 28.12.84; Опубл. 23.05.86, Бюл. № 19.

209. А.с. 1226015 СССР, МКИ G 01 В 7/00 . Дифференциальный емкостной датчик линейных перемещений / Н.И. Даников , Т.С. Даников (СССР) .- № 3743869/25-25-28; Заявлено 24.05.84; Опубл. 23.04.86, Бюл. № 15.

210. А.с. 1195182 СССР, МКИ4 G 01 В 7/00. Емкостной измеритель перемещений / Ф.Б. Гриневич (СССР).- № 3775618/24-28; Заявлено 26.07.84; Опубл. 30.11.85, Бюл. № 44.

211. А.с. 1101670, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостный трансформаторный мост для измерения перемещений / A.M. Кузовников (СССР).- №3486302/18-28; Заявлено 24.08.82; Опубл. 07.07.84 , Бюл. № 25.

212. А.с. 1044954 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Дифференциальный емкостной преобразователь перемещений / Ф.Б. Гриневич и М.Н. Сурду (СССР).-№ 2921955/25-28; Заявлено 12.05.80; Опубл. 30.09.83, Бюл. № 36.

213. А.с. 1043482 СССР, МКИ3 G 01 7/08 . Емкостный преобразователь перемещений / В.Б. Снежков и B.C. Иванов (СССР) .- № 3444944/25-28; Заявлено 28.05.82; Опубл. 23.09.83, Бюл. № 35.

214. А.с. 1043480 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Двойной трансформаторный емкостной мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич и М.Н Сурду (СССР).- № 2635599/18-28; Заявлено 21.06.78; Опубл. 23.09.83, Бюл. № 35.

215. А.с. 1035409 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостный датчик перемещений / Л.П. Ульянов (СССР).- № 3422829/18-28; Заявлено 09.04.82; Опубл. 15.08.83, Бюл. №30.

216. А.с. 1037054 , МКИ G 01 В 7/00 . Емкостной измеритель перемещений / Ф.Б. Гриневич и М.Н. Сурду (СССР).- № 2974331/18-28; Заявлено 10.07.80 ; Опубл. 23.08.83, Бюл. №31 .

217. А.с. 1037053 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостный измеритель перемещений / Ф.Б. Гриневич, М.Н. Сурду и В.М. Могилевский (СССР).- № 2972905/1828; Заявлено 04.08.83; Опубл. 23.08.83, Бюл. № 31.

218. А.с. 1044957 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00, 7/30. Дифференциальный емкостный датчик перемещений / P.P. Каупялис, Р.Г. Наумавичюс, К.М. Рагульскис (СССР).- № 3455221/25-28; Заявлено 18.06.82.

219. А.с. 1037050 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Емкостный измеритель перемещений / Ф.Б. Гриневич, Г.И. Войченко, А.И. Ванюрихин и др.(СССР).- № 2921950/1828; Заявлено 12.05.80; Опубл. 23.08.83, Бюл. № 31.

220. А.с. 947632 СССР , МКИ3 G 01 В 7/08. Дифференциальный емкостной датчик / В.В. Селин (СССР).- № 2982373/25-28; Заявлено 12.09.80; Опубл. 30.07.82, Бюл. № 28.

221. А.с. 823838 СССР, МКИ3 G 01 В/22. Емкостный датчик для измерения деформаций / В.П. Музыченко, Л.М. Крезо (СССР).-№ 2803934/25-28; Заявлено 27.07.79; Опубл. 23.04.81, Бюл. № 15.

222. А.с. 625129 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения неэлектрических величин / Ф.Б. Гриневич (СССР).- № 2148135/1828; Заявлено 23. 06.75; Опубл. 25.09.78, Бюл. № 35.

223. А.с. 706681 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Емкостной трансформаторный мост для измерения перемещений / А.И. Новик и М.Н. Сурду (СССР).- № 2636586/18-28; Заявлено 08.07.78; Опубл. 30.12.79, Бюл. № 48.

224. А.с. 720290 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00; G 01 В 7/00. Дифференциальный емкостной преобразователь / Э.Б. Цхай, В.Г. Талантов и Б.Ф. Советченко (СССР).-№ 2428734/18-28; Заявлено 09.12.76; Опубл. 05.03.80, Бюл. № 9.

225. А.с. 1000740 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00. Двухкоордипатный емкостный датчик линейных перемещений / P.P. Каупелис, Р.Г. Наумавичюс (СССР).-№ 3346485/25-28; Заявлено 12.10.81.

226. А.с. 1783284 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный преобразователь линейных перемещений / В.А. Марапулец (СССР).- № 4825145/28; Заявлено 11.05.90.

227. Пат. 1557765 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/05, 1974.

228. Пат. 2009944 Великобритании, МКИ4 G 01 В /700, 1978.

229. Пат. 2022840 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/02, 1979.

230. Пат. 1564727 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/08, 1974.

231. Пат. 2039059 Великобритании, МКИ2 G 01 В 7/00, 1980.

232. Пат. 1523943 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/04, 1974.

233. Пат. 2457003 Франции, МКИ4 G 01 В 7/02, 1982.

234. Пат. 2530011 Франции, МКИ3 G 01 В 7/00, 7/02, 7/30, 1984.

235. Пат. 2626393 ФРГ, МКИ2 G 01 В 7/01, 1985.

236. Бисмев A.M., Гудаев М.-А.А. Автоматический маятниковый магнитометр с емкостным датчиком перемещений // Приб. и техн. экспер.- 1993.- №2.- С. 191194.

237. Кузовников A.M. Влияние дестабилизирующих факторов на параметры емкостного датчика перемещений тензоэлектрических устройств // Метрология.-1987.-№ 1. с. 15-20.

238. Сейнов С.В., Калашников В.А., Железнов Б.П. Емкостный профиломер // Измерительная техника.- 1987.- № 2.- С. 19.

239. А.с. 1293470 СССР, МКИ4 G 01 В 7/00. Емкостный трансформаторный мост для измерения перемещений / Ф.Б. Гриневич, А.К. Продан (СССР).-№ 3928946/24-28; Заявлено 15.07.85.

240. Горбова Г.М. Расчет емкости, электрической и магнитной проводимостей плосконараллельных систем.- Барнаул: изд-во АлтГТУ, 1996.- 40 с.

241. А.с. 1335803 СССР, МКИ4 G 01 В 7/00. Емкостный датчик линейных перемещений / М.И. Дорман и Ю.И. Михеев (СССР).- №4001803/25-28; Заявлено 03.01.86.

242. А.с. 1562676 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный измеритель перемещений /А.С. Левицкий, М.Н. Сурду, А .Я. Вертиполох и др. (СССР).- № 4458275/24-28; Заявлено 02.06.88.

243. А.с. 1578448 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Способ измерения перемещений / Р.С. Лежоев (СССР).- № 4434661/25-28; Заявлено 02.06.88.

244. А.с. 1599644 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00, 7/30. Дифференциальный емкостный первичный преобразователь / В.А. Павленко и В.Б. Тросман (СССР).-№ 4413605/25-28; Заявлено 21.04.88.

245. А.с. 1626081 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный датчик линейных перемещений / Р.С. Лежоев (СССР).- № 4645258/28; Заявлено 02.02.89.

246. А.с. 1696846 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный датчик перемещений / В.А. Павленко (СССР).-№ 4729094/28; Заявлено 14.08.89.

247. А.с. 1709179 СССР, МКИ5 G 01 В 7/08. Емкостный измеритель перемещения / В.А. Павленко (СССР).- № 4765797/28; Заявлено 07.12.89.

248. А.с. 1783285 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный преобразователь перемещений / А.С. Левицкий, А.А. Трушко, А.Е. Лабузов и др. (СССР).- № 4841734/28; Заявлено 25.06.90.

249. А.с'. 1778505 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный датчик перемещений / Г.Ф. Кузин (СССР).- № 4776865/28; Заявлено 03.01.90.

250. А.с. 1779905 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Измеритель линейных перемещений / Б.П. Фридман, B.C. Жернаков (СССР).- № 4819206/28; Заявлено 25.04.90.

251. А.с. 1765686 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный преобразователь перемещений / В.А. Павленко, П.В. Млодушевский, С.А. Сергеев и др. (СССР).-№ 4760230/28; Заявлено 18.09.89.

252. А.с. 1810745 СССР, МКИ5 G 01 В 7/14. Емкостный измеритель расстояния до токопроводящей поверхности / И.Н. Глушко (СССР).- №4926914/28; Заявлено 09.04.91.

253. А.с. 1796880 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный дифференциальный преобразователь перемещений / В.А. Павленко (СССР).- №4918764/28; Заявлено 13.03.91.

254. А.с. 2040777 СССР, МКИ6 G 01 В 7/16. Устройство для измерения деформации / А.С. Варюхин, В.Н. Баканов, И.В. Сараев (СССР).- № 5023476/28; Заявлено 06.11.91.

255. Пат. 4067225 США, МКИ G 01 В 7/22, 1978.

256. Пат. 4067225 США, МКИ G 01 В 7/22, G 01 Н 11/00, 1978.

257. Пат. 3948102 США, МКИ G OI L 9/12, 1976.

258. Пат. 1115259 США, МКИ G 01 L9/12, 1968.

259. Заявка 1577135 Великобритании, МКИ G 01 В 7/14, 1980.

260. Заявка 1577765 Великобритании, МКИ G 01 В 7/00, 1979.

261. Заявка 2454083 Франции, МКИ G 01 В 7/14, 1980.

262. Заявка 2060173 Великобритании, МКИ G 01 В 7/00, 1981.

263. Заявка 2022840 Великобритании, МКИ G 01 В 7/02,19790.

264. Heerens W.C. The solution of Laplace's equation in cylindrical and toroidal configurations with rectangular sectional shapes and rotation symmetrical boundary conditions // J. Appl. Phys. - 1976. - Vol.47. - P. 3740-3744.

265. Lampard D.G. A new theorem in electrostatics with applications to calculable standards of capacitance // Proc. IEEE. 1957.- Vol.104. - P. 271-280.

266. Heerens W.C., Cuperus B. Hommes R. Analytical formulas for toroidal cross capacitances with rectangular sectional shapes, including gap correction formulas // Delft Progr. Rep. 1979. - Vol. 4. - P. 67-81.

267. Thompson A.M. The cylindrical cross capacitor as a calculable standard // Proc. The Institution of Electrical Engineers. - 1959.- Vol. 2887 M. - P. 307-310.

268. Makow D. A new computable capacitor // Metrologia. 1969. - Vol.5. - P. 126-128.

269. Makow D. A new stable capacitor and its application to the measurement of angle // Radio Sci. 1971. - Vol.6. - P. 1-5.

270. Makow D., Campbell J.B. Circular four electrode capacitors for capacitance standarts//Metrologia.- 1972.-Vol. 8.-P.148-155.

271. Makow D., Campbell J.B. Calculation of the capacitance of a ring capacitor of rectangular cross section with no insulating gaps // J. Of Computational Physics. 1973. -Vol. 12.-P. 137-142.

272. Schaible B. Entwicklung eines kapa-zitiven wegaufnehmers zur untersuchung von Fugenverbindungen // J. Indusrie-Anzeiger.-1975.-Vol.26, J^ 95.- P. 2026-2027.

273. Schaffer G. A new look at inspectation // J. American Machinist.-1979.-№ 8.-P. 103-126.

274. Ono sokki. Non-contact thickness metters. Tokio: ONO SOKKI CO. LTD., 1986.-12 p.

275. Тарбеев Ю.В. Эталонная база основа метрологического обеспечения народного хозяйства Советского Союза // Измерительная техника -1977.- № 11.- С. 3235.

276. Лежоев Р.С. Расчет емкостей датчиков с плоскопараллельными электродами // Техническая электродинамика 1989. - № 3. - С. 107-110.

277. Госьков П.И., Горбова Г.М. Расчет емкости первичного преобразователя микроперемещений // Нанотехнология, наноэлектроника и криоэлектроника: Тез. док. Барнаул, 1992. - С. 172-175.

278. Горбова Г.М. Аналитические исследования статических характеристик емкостного первичного измерительного преобразователя перемещений // Нанотехнология, наноэлектроника и криоэлектроника: Тез. докл. I межд. конф.- Барнаул, 1992.-С. 67-68.

279. Госьков П.И., Горбова Г.М. Расчет емкостного первичного преобразователя микроперемещений плоской заземленной электропроводной поверхности // Измерение и контроль при автоматизации производственных процессов: Тез. докл. -Барнаул, 1991.-С. 129-130.

280. А. с. 1755034 СССР, МКИ G 01 В 7/00. Емкостный датчик перемещений / П.И. Госьков, Г. М. Горбова (СССР). № 4811010/28; Заявлено 07.02.90; Опубл. 17.10.90, Бюл. №235.

281. Фот В.П., Горбова Г.М. Измеритель отклонения толщины металлической ленты ИТЛ 2. // Информ. лист. Алт. ЦНТИ. - № 440 - 93. - С. 2.

282. Горбова Г. М., Чепуштанов А.А. Исследования нелинейности статической характеристики емкостного первичного измерительного преобразователя микроперемещений // Методы и средства измерений физических величин: Тез. докл. — Нижний Новгород, 1998.-С. 17.

283. Горбова Г.М., Чепуштанов А.А. Расчет погрешностей емкостного преобразователя микроперемещений // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Тез. докл. Москва, 1998. — С. 56-57.

284. Горбова Г.М., Чепуштанов А.А. Расчет краевой частичной емкости первичного измерительного преобразователя микроперемещений биообъектов // Био-энергоинформатика: Докл. Барнаул, 1998. - С. 251-258.

285. Горбова Г.М. Расчет статической характеристики первичного измерительного преобразователя микроперемещений объектов // Биоэнергоинформатика: Докл. Барнаул, 1998. - С. 259-261.

286. Евстигнеев В.В., Горбов М.М., Хомутов О.И. Параметрические первичные измерительные преобразователи. М.: Высшая школа, 1997. - 181 с.

287. Пат. 1564727 Великобритании, МКИ4 G 01 В 7/08, 1980.

288. А.с. 1334050 СССР, МКИ4 G 01 L 9/12. Устройство для измерения давления веществ в трубопроводе / A.JI. Грохольский, Д.Г. Конев, С.Д. Тарасенко и др. (СССР).- № 3006764/18-10; Заявлено 20.11.80; Опубл. 30.08.87, Бюл. № 32.

289. А.с. 989318 СССР, МКИ3 G 01 В 7/08, G 01 В 7/14. Дифференциальный емкостный датчик перемещения / A.J1. Грохольский, С.Д. Тарасенко, А.П. Козлов (СССР).- № 3303626/25-28; Заявлено 18.06.81; Опубл. 15.01.83, Бюл. № 2.

290. А.с. 273336 СССР, МКИ G 01 Г 27/26. Емкостный одностронний датчик для исследования твердых диэлектрических материалов / Э.В. Кузьмин (СССР).-№ 1291764/18-10; Заявлено 23.12.68; Опубл. 15.06.70, Бюл. № 20.

291. А.с. 625130 СССР, МКИ2 G 01 В 7/00. Емкостный датчик микроперемещений / В.Г. Панов (СССР).- №2362164/25-28; Заявлено 17.05.76; Опубл. 25.09.78, Бюл. № 35.

292. А.с. 1725070 СССР, МКИ5 G 01 В 7/00. Емкостный датчик микроперемещений / В.Г. Панов (СССР).- № 4822394/28; Заявлено 22.03.90.

293. А.с. 1768942 СССР, МКИ5 G 01 В 7/14. Емкостный измерительный преобразователь / В.П: Ананьев (СССР).- № 4749221/28; Заявлено 16.10.89.

294. А.с. 844986 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00, G 01 В 7/14. Емкостный преобразователь / А.Н. Грачева, В.Г. Наливаев, В.Н. Николаенко и др. (СССР).-№ 2807903/18-28; Заявлено 02.08.79; Опубл. 07.07.81, Бюл. № 25.

295. А.с. 777400 СССР, МКИ3 G 01 В 7/00, G 01 В 7/30. Емкостный датчик / Л.П. Ульянов (СССР).- №2708324/18-28; Заявлено 29.12.78; Опубл. 07.11.80, Бюл. №41.

296. Пат. 2023847 Великобритании, МКИ2 G 01 В 7/12, 1978.

297. Пат. 3812424 США, МКИ4 G 01 В 7/00,1991.

298. Пат. 2429411 Франции, МКИ4 G 01 В 7/02, 1984.

299. Пат. 2334089 Франции, МКИ3 G 01 В 7/30, 1982.

300. Пат. 2454084 Франции, МКИ3 G 01 В 7/00,1984.

301. Пат. 2494835 Франции, МКИ3 G 01 В 7/02, 1985.

302. Пат. 1914045 ФРГ, МКИ2 G 01 В 7/00, 1978.

303. Пат. 2137545 ФРГ, МКИ2 G 01 В 7/12, 1980.

304. Ахметжанов А.А. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. М.: Энергия, 1975.- 282 с.

305. Бычатин Д.А., Гольфман И.Я. Поворотный индуктосин.- Л.: Энергия, 1969.- 100 с.

306. Струнский М.Г., Горбов М.М. Расчет электрических емкостей в системе трех замкнутых оболочек прямоугольного сечения // Энергетика.- 1994, № 1.- С. 8291.

307. Струнский М.Г., Горбов М.М. Бесконтактные емкостные микромеры.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986.- 136 с.

308. Приборостроение и средства автоматики / Под ред. Гаврилова А.Н. в 5-ти томах, т.2, кн. 1. - М.: Машиностроение, 1964. - 595 с.

309. Исследование по созданию автоматизированной образцовой электроемкостной установки для измерения эффективного диаметра микропроволок: Отчет о

310. НИР по теме 01.02.12.02 (договор 2120) / НПО ВНИИМ им. Д.И. Менделеева Барнаульское ОКБА НПО Химавтоматика; Руководитель Ю.П. Семенов.- JL, 1986.- 52 с.

311. Федотов В.К. Электроемкостный измеритель толщины тонких электропроводящих пленок //Измерительная техника. 1989.- № 7.- С. 19-20.

312. Меньшиков А.П. Устройства для контроля микронеоднородностей веществ электроемкостным методом: Автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.11.13 / Винницкий политехи, ин-т.- Винница, 1983.- 23 с.

313. Салимон В.И. Исследование возможности применения емкостных преобразователей для измерения составляющих многомерных физических величин: Автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.11.05 / КИИГА.- Киев, 1974.- 22 с.

314. Грохольский A.JL, Кащеев ЭЛ. О построении прецизионного трансформаторного моста // Автометрия.-1966.-№ 1.-С.62-68.

315. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз., 1963. - 1100 с.

316. Byrd P.F., Friedman M.D. Handbook of elliptic integrals for engineers and physicists. Berlin, Gottingen, Heidelberg: Springer - Verlag, 1954 - 650 p.

317. Горбова Г.М., Чепуштанов A.A. Методика выравнивания статической характеристики преобразователя прямой линией // Биоэнергоинформатика: Докл. — Барнаул, 1998. С. 247-249.

318. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов / Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. М.: Наука, 1980. - 947 с.

319. Thomson J-J-Notes on recent-researches in electricity and magnetism--- Ox- — ford : The Clarendon Press, 1893.

320. Евстигнеев B.B., Горбов M.M. К теории тепловой проводимости сложных плоскопараллельных систем.- Барнаул, 1995.- 23 с. (Препринт / АлтГТУ; №1-95).

321. Горбова Г.М. Измеритель влажности микрокристаллической целлюлозы // Информ. лист. АлтЦНТИ. № 149-95. - С. 2.

322. Горбова Г.М. Расчет частичной емкости трехэлектродного первичного измерительного преобразователя с плоскопараллельными электродами // Электромеханика. 1996. - №> 1-2. - С. 11-14.

323. Горбова Г.М., Варгасов О.Б., Яскажук К.Ю. Программы для расчета полных эллиптических, интегралов первого рода // Измерение и контроль при автоматизации производственных процессов: Материалы IV междун. конф.- Барнаул, 1997.

324. Горбова Г.М., Яскажук К.Ю. Программа для вычисления неполных эллиптических интегралов первого рода // Измерение и контроль при автоматизации производственных процессов: Материалы IV междун. конф.- Барнаул, 1997.- Ч.1.-С. 134-136.

325. Горбова P.M., Рудольф Б.В., Яскажук К.Ю. Программа для расчета эллиптических функций .Якоби // Измерение и контроль при автоматизации производственных процессов: Материалы IV междун. конф.- Барнаул, 1997.- Ч.1.- С. 84.

326. Горбова Г.М. Расчет емкости копланарного первичного преобразователя для измерения микроперемещения // Измерение, контроль и автоматизация производственных процессов: Материалы IV междун. конф.- Барнаул, 1997.- Ч.2.- С. 1001. Ч.1.- С. 81.

327. Горбова Г.М., Чепуштанов А.А. Аналитический расчет сверхлинейного электроемкостного преобразователя микроперемещений // Измерение и контроль при автоматизации производственных процессов: Материалы IV междун. конф. -Барнаул, 1997.- С. 23-25.

328. Горбова Г.М., Иноземцев A.M. Расчет емкости линейного перекрестного преобразователя микроперемещений // Состояние и проблемы измерений : Тез. докл. 6-ой Всеросс. НТК.- М.: 1999.- С. 22-23.

329. Горбова Г.М., Чепуштанов А.А. Влияние высоты потенциальных электродов и расстояния между ними на погрешность линейного преобразователя микроперемещений // Состояние и проблемы измерений : Тез. докл. 6-ой Всеросс. НТК.- М.: 1999.-С. 20-21.

330. Горбова Г.М., Чепуштанов А.А. Влияние разности высот потенциальных электродов на емкость преобразователя микроперемещений // 57-я НТК студентов, аспирантов и преподавателей : Тез. докл.- Барнаул, 1999.- С. 51-53.

331. Горбова Г.М., Иноземцев A.M. Расчет электрической емкости одной сложной плоскопараллельной системы // 57-я НТК студентов, аспирантов и преподавателей : Тез. докл.- Барнаул, 1999.- С. 54.

332. Горбова Г.М. Расчет статической характеристики трехэлектродного первичного преобразователя микроперемещений // Вестник Ассоциации Сибирских отд-ний МАЭН.- 1999.- № 1.- С. 43-45.

333. С349. Горбова Г.М. Расчет статической характеристики трехэлектродного первичного преобразователя микроперемещений // Ползуновский Альманах.- 1998.-№ 1.- С. 37-38.

334. Горбова Г.М., Иноземцев A.M. Влияние ширины охранных электродов на емкость плоскопараллельной системы // Труды Сибирского отделения академии инженерных наук : Сб. науч. тр.- Барнаул, АлтГТУ, 2000.- С. 29-32.

335. Горбова Г.М. Расчет частичной емкости трехэлектродного П-образного первичного измерительного преобразователя микроперемещений // Электромеханика. -№3.- С. 90-91.

336. Пат. 2147726 RU, МКИ7 G01B7/14, G01D5/24,2000.

337. Евстигнеев В.В., Хомутов О.И., Горбова Г.М. Расчет и проектирование бесконтактного емкостного измерителя микроперемещений // Ползуновский Альманах. 1999. - №2. С. 45-58.

338. Евстигнеев В.В., Горбова Г.М., Хомутов О.И. Бесконтактные электроемкостные преобразователи микроперемещений. М.: Высшая школа, 2000. - 207 е.: ил.

339. Горбова Г.М. Бесконтактные электроемкостные преобразователи микроперемещений./ Материалы Международного форума по проблемам науки, технологий и образования. 4-8 декабря 2001 г. -М.: 2001. С. 104-106.

340. Gorbova G.M., Gorbov М.М., G.C.M. Meijer. Precise capacitance calculation of sensing elements in capacitive sensors by method of direct field strength detennination. Proceedings, IEEE Sensor 2002 Conf. 12-14 June, 2002, Orlando, USA, pp. 1239-1243.

341. Gorbova G.M., Gorbov M.M., G.C.M. Meijer. Analysis of capacitance and linearity of gauge characteristic of displacement sensor. Proceedings, XVII IMEKO World Congress, June 22-27,2003, Dubrovnik, Croatia, pp. 1965-1968.