專利名稱：減少電容位置傳感器對污染物敏感程度的電介質覆蓋層的制作方法
技術領域：
本發明與電容傳感器有關，更具體地說，本發明涉及使這種傳感器比較不易受處在傳感器電容電極之間的液體或微粒污染物影響的方法和裝置。
電容位置傳感器愈來愈普遍地用于制造業。這些電容傳感器包括一對基板，它們沿測量軸線作相對移動。每塊基板上有一組電極，兩塊基板上的電極相互之間靠得很近，形成電容器。每一決基板上的電極都連接到通用的電路上從而指示兩基板之間的相對位置，它是每組電極之間電容的函數。電容位置傳感器可以是增量型的，即電路僅僅指示離開某一已知點距離的增量，也可以是絕對位置型的，即電路指示兩基板之間的相對位置，而與初始相對位置是否已知無關。這種類型的電容位置傳感器已發表在美國專利NOS.4,420,754和4,879,508上。
電容位置傳感器通常是測量厚度及其他物理參數的電子測微儀的主要部件。雖然這些測微儀有時在比較干燥、清潔的環境(如檢驗室、工程師辦公室)中使用，但它們經常在車間及其他比較臟的環境下用來測量工件的尺寸。當用在這種環境時，這種測微儀就會受到微粒物質和液體，如冷卻或切削用液的污染。在各電極組之間會出現液體或微粒污染物，它們會如此地影響電極之間的電容，致使破壞了它與基板沿測量軸線的相對位置的相關關系。電容位置傳感器電極之間的污染物會降低儀器的性能，因為微粒或液體可能是一種電介質，其介電常數不等于電極組之間空氣隙中空氣的介電常數。電極之間有污染物的電容比同樣幾何尺寸而不存在污染物時的電容大。在這種情況下，電極之間的電容就不能精確地指示基板之間的相對位置。
Gerhard等人在美國專利No.5,172,485中曾闡述了減少污染物對電容傳感器的這種不利影響的方法。Gerhard等人的教導是在每一塊基板的各電極上都覆蓋一層薄的介電材料，然后將基板裝配起來，使得一塊基板電極上的介電材料覆蓋層將在另一基板電極介電層上滑動。從理論上講，介電層之間的滑動接觸將不會出現空氣隙，因此也就排除了污染物充填入的可能性。然而，在實際上，Gerhard等人在該專利中所敘述的滑動接觸方案不可能完全消除空氣隙。事實上，如果在電極之間的任何區域不存在空氣隙，那么就會出現很大的摩擦阻力，結果導致電容器的損壞。要使電極之間的任何區域不存在空氣隙，那么對表面的光潔度和平整度的要求極高，這在實際中是絕對達不到的。實際中，即使是最好的設計情況，在部分表面區域仍然會有0.002-0.004mm的空氣隙。由于這些原因，Gerhard等人的專利中所敘述的滑動接觸方案通常要求各基板被有彈性地互相朝向地加以偏壓力，這樣通過允許基板運動分開，從而使得相對于精確的表面平整度和對中的偏差可以得到調整。然而由于基板在懸置時的屈服性質，當電容傳感器在不干凈的環境中使用時電極間不可避免地聚積的微粒污染物會迫使兩基板相互分離開而不再保持原來的相對位置狀態。如果液體污染物聚集在空氣隙中形成了均勻的厚度的話，這種污染物也許不會對測量精度產生有害影響。但事實上液體污染物在電極之間的聚積是很不均勻的，使得污染物層的厚度處在零值和某一可觀的數值之間。而當微粒污染物進入電極之間時，電極就會相互離開一定的距離，該距離等于污染物層的最大厚度。在兩電極之間的一些區域，如果沒有液體污染物或者液體污染物層很薄，那么就會被空氣填充。所以滑動接觸的方案當在不干凈的環境中使用時，在多數情況下不能有效地消除空氣隙的影響。
本發明的目的是旨在提供一種電容傳感器，該傳感器不易受電極間微粒和液體污染物的影響。
本發明的另一個目的是旨在提供使電容傳感器不易受污垢影響的技術，該技術適用于多種類型的電容傳感器。
本發明的上述兩個目的及其他目的是通過一種電容傳感器來實現的，該傳感器有第一和第二基板，它們可沿測量軸線作相對移動。這些基板分別包括有排成一排沿測量軸線延伸的電極組。其中，一個或兩個電極組覆蓋有一層介電材料，該介電層的厚度以及介電常數的選擇使得介電層的阻抗至少與處在電極之間的任何空氣隙和污染物的最大阻抗相等。其結果是，第一和第二電極組之間的電容性的耦合不易受電極之間因污染物的存在而造成的電容變化的影響。基板可以如此固定，從而使電極和電極之間留有一定空氣隙。也可以使兩組電極都覆蓋上介電層，介電層彼此之間可互相滑動。
圖1是傳統的先有技術電容位置傳感器的橫截面圖，該傳感器有較大的空氣隙。
圖2是一種電容位置傳感器的橫截面圖，該傳感器的每一基板上的各電極都覆蓋有一層薄薄的介電層。并設置成相互滑動接觸。
圖3是本發明的電容位置傳感器實例的橫截面圖，該傳感器不易受環境污染物的影響。
圖4是圖3所示電容位置傳感器電極之間的電容和阻抗示意圖。
圖5是本發明的電容位置傳感器另一實施例的橫截面圖，該傳感器不易受環境污染物的影響。
圖1表明了一個傳統的電容位置傳感器10。正如在本技術領域內所熟知的那樣，該傳感器10包括一個絕緣板12，它可以裝在一個構件上使之成為例如一臺測微儀或機械工具的一部分。一組電極14以某種事先定好的傳統設計的形式裝配在基板12上。該基板12可以是一塊印刷電路板，電極14以傳統的方式構成在這塊電路板上。電極14連接到一個傳統的電路單元16。上部絕緣基板20被安裝在下部絕緣基板12的上面，這樣可使它沿著圖1所示的從左到右的測量軸線相對于基板12作相對移動。一組以傳統方式設計的電極22裝在上部基板20的表面上，并使之面向下部基板12上的電極14。上部基板20也可以是一塊印刷電路板，在這上面以傳統方式構成電極22。電極22像基板12上的電極14一樣地連接到電路單元16上。電極14，22彼此離開一個空氣間隙26，這樣便形成電容器，其中電極14，22通過間隙26中的空氣介質彼此形成電容性的耦合。電路單元16給電極14，22的其中一組的某些電極提供適當的信號，而從電極組14或22的另一些電極上接收信號。正如熟悉該技術的人們所知道的那樣，跨過空氣隙26的信號的幅度或相位的耦合方式可以指示基板12，20在測量軸線上的相對位置。
盡管電極14，22的外表面可以沒有保護覆蓋層而直接暴露在外面，但是，在過去，電容位置傳感器的電極14，22一直是有一層薄的覆蓋層，或覆蓋一層介電材料30，32。然而介電覆蓋層30，32的用途是為了保護電極14，22，以使電極14，22彼此間能持久地進行電容耦合。
從圖1可明顯示出，空氣隙26有相當可觀的空間來集聚液體和微粒污染物。這些污染物的介電常數遠大于空氣的介電常數(即，1)。由于污染物在間隙26中的填充情況通常是不均勻的或是非對稱性的，因此電極14，22之間的耦合主要是污染物在間隙26中分布狀態的函數，而非與基板12，20之間沿測量軸線的相對縱向位置的函數。在這種情況下，位置傳感器10不能提供精確的位置測量。
電極14，22之間的空氣隙中的污染物問題已被認識到。然而，人們曾試圖通過減少間隙26的大小從而在理論上減少間隙26中污染物的辦法來解決這個問題。在一個傳統的電容位置傳感器里，空氣隙已減少到接近于90微米，電極22覆蓋了一層電介質32，其厚度在30微米至70微米之間，介電常數為3.8，電極14覆蓋了一層電介質30，其厚度在150微米至200微米之間，介電常數近似為4。介電層30，32和空氣隙的相對阻抗可以通過比較它們的厚度/介電常數比值而作出比較，這是由于阻抗正比于上述比值。對于大多數比較好的結構，介電層30，32的厚度與其相應的介電常數的比值之和大約是68(即，[70/3.8]+[200/4])。空氣隙的厚度與介電常數的比值是90(即，90/1)。所以，空氣隙的最大阻抗(即，間隙中所充滿的全是空氣而不是污染物)是介電層30，32的阻抗和的1.3倍(即，90/68)。當介電層30，32的厚度是前面所述的厚度值范圍內較小的數值時，空氣隙的最大阻抗對于介電層阻抗的比值甚至更大一些(即，約等于2)。由于因污染而引起的問題結果會使電容耦合變化而不再與位置不再相關，所以可變阻抗(即，空氣隙阻抗)對于固定阻抗(即介電層阻抗)的百分比愈高，對于同樣的間隙寬度和同樣的污染物內容而言，所引起的性能降低的程度就愈大。因此，先有技術中介電層的電容性阻抗(它在最好的情況下，比間隙中最大電容性阻抗的大約四分之三(即，[1]/[1.30])還小)對有效地減小污染問題來說還不夠高。
人們也曾經通過完全消除空氣隙的方法來減輕污染物問題，該方法曾在圖2所于的電容位置傳感器40中作過說明。正如下面所詳細解析的，圖2的傳感器40不同于圖1的傳感器10，它通過對上部基板的固定而使上部電極的介電覆蓋層與下部電極的介電覆蓋層呈滑動接觸狀態。
參看圖2可知，傳感器40包括一塊一般為矩形的底座42，該底座42可以例如是測微儀或機械工具的一部分。底座42里面有一個矩形的開口，該開口里面容納一個支撐塊44。支撐塊44上載有絕緣基板46(例如為一塊印刷電路板)。電極組50以預定的傳統設計的形式安裝在基板46上。
支撐架60緊緊固定在底座42上并在其整個長度方向上完全包圍住它的上部表面。上部基板64(它也可以是一塊印刷電路板)裝在支撐架60中。如本領域的技術人員所知，在圖2中以橫截面圖所描述的傳感器40表明了該傳感器在垂直于一條測量軸線的平面上的結構，下部基板46沿著該軸線相對于上部基板64移動。在支撐架60上安裝基板64所使用的結構是傳統式的，為簡便起見，在此省略了。基板64和基板46一樣，載有一組電極68。
如上所述，圖2所示的傳感器40不同于圖1所示的傳感器10，其上部基板64的安裝方式是使得下部電極50的介電覆蓋層74與上部電極68的介電覆蓋層76之間呈滑動接觸狀態。然而，如上所述，安裝上部基板64時還必須使其相對于下部基板既具有一定的彈性壓力又能在垂直向止自由移動。為此，以這種方式將基板安裝在支撐板80上，即在它們之間緊貼了一層具有彈性的材料82(如橡膠)。基板64和支撐板80之間延伸的彈簧80將基板64有彈性地向下壓住從而使介電覆蓋74，76之間始終保持接觸。
通過完全消除圖2中電容位置傳感器40的空氣隙似乎可以解決侵入上部和下部兩組電極間空氣隙中的污染物影響問題。但是，由于基板64相對于下部基板46是可以上下自由運動的，所以液體和微粒污染物最終會侵入介電覆蓋層74，76之間從而使上部基板64朝上地離開下部基板46。當上部基板64向上離開下部基板46時，在基板46，64之間的某些區域就會產生空隙，這樣的區域就是那些沒有污染物層或污染物層的厚度比上部基板64和下部基板46之間離開的距離要薄的地方。基于這一原因，圖2所概述的滑動電極還沒有完全成功地解決污染物影響問題。
圖3示出了本發明的電容位置傳感器90的一個實施例。為簡便起見，圖3實施例中的那些與圖1的傳統的電容位置傳感器10相同的部件都標上了同樣的代號并且不再一一進行說明。本發明的電容位置傳感器90解決污染物影響問題的思路與傳統的思路不一樣，它不是靠使電極14，22之間的空氣隙26中不存在污染物，而是企圖最大限度地減小電極14，22間污染物的影響。參看圖3，電極14，22分別覆蓋了一層較厚的介電覆蓋層92，94。雖然用于介電覆蓋層92，94的材料的介電常數大于1(即，空氣的介電常數)，但由于覆蓋層92，94足夠厚，所以至少在空氣隙26被部分地填充了污染物之前，覆蓋層92，94的阻抗大于空氣隙26的阻抗。
容性覆蓋層92，94和空氣隙可以用如圖4所示的示意圖來表示，這里，C1代表介電覆蓋層92的電容，CG代表空氣隙26的電容，C2代表容性覆蓋層94的電容。與此類似，Zi代表介電覆蓋層92的阻抗，ZG代表空氣隙26的阻抗，Z2代表容性覆蓋層94的阻抗。從圖4可以明顯地看出如果電容C1和C2遠小于電容CG，那么阻抗Z1和Z2則遠大于阻抗ZG。在這種情況下，電容CG數值的改變對AB兩端點之間的阻抗影響相當小。其結果是，由于使用了具有高阻抗(即，低的介電常數/厚度比)的介電覆蓋層92，94，會使端點AB之間的耦合比較不易受電容CG變化的影響。如上所述，介電覆蓋層92，94和空氣隙26的電容性阻抗之比可以通過它們之間相應的厚度/介電常數比值之比得到。使用這一方法，空氣隙26的電容性阻抗自然是變化的，但是，以容性覆蓋層92，94為邊界的內部電極區的最大電容性阻抗也就是當間隙26被空氣(介電常數＝1)所填充時的容抗。由于空氣介電常數為1，所以當空氣充滿內部電極區時，厚度/介電常數的比值將等于內部電極區的厚度。
空氣隙26的最大阻抗必須小于介電覆蓋層92，94串聯時的阻抗。所以，介電覆蓋層92，94兩者的厚度/介電常數的比值之和必須小于空氣隙的厚度。空氣隙26的最大阻抗最好小于介電覆蓋層92，94串聯阻抗的的一半。因而，介電覆蓋層92，94的厚度/介電常數的比值之和最好大于空氣隙厚度的兩倍。最后，最好是空氣隙26的最大阻抗約小于介電覆蓋層92，94串聯阻抗的三分之一。因此，最好介電覆蓋層92，94兩者的厚度/介電常數的比值之和大于空氣隙厚度的三倍。這一來，如果介電覆蓋層92，94的介電常數是4的話，介電覆蓋層92，94厚度之和必須至少是空氣隙26厚度的4倍，最好是空氣隙26厚度的8倍，理想的情形是空氣隙26厚度的12倍。在所給定的一個例子中，如果因為間隙26中含有污染物而使空氣隙的阻抗從1,000歐姆降到500歐姆，跨越間隙的總阻抗將由2,000歐姆改變到1,500歐姆。這一來，即使由污染物引起的空氣隙26的阻抗下降了50％，電極14，22之間的總阻抗只改變25％。然而，在較佳的情況下，當容性覆蓋層92，94的串聯阻抗是空氣隙最大阻抗的兩倍時，污染物將引起電極14，22之間的阻抗從3,000歐姆改變為2,500歐姆。這一來，在較佳的情況下，間隙阻抗的50％的變化結果只引起電極14，22之間阻抗的16.7％的改變。最后，在理想的結構中，當容性覆蓋層92，94的串聯阻抗是空氣隙最大阻抗的三倍時，污染物將引起電極14，22之間的阻抗從4,000歐姆變到3,500歐姆。這一來，在理想的情況下，間隙阻抗的50％的變化結果僅僅引起電極14，22之間阻抗的12.5％的改變。雖然如上所述人們在電容位置傳感器的電極14，22上一直使用介電覆蓋層，然而并沒有意識到當介電覆蓋層足夠厚時，它能減少污染物對電極的影響。其結果是，電容性覆蓋層只是用來保護電極，它們相對于實際的空氣隙來說其厚度太薄，因而對解決空氣隙中污染物的影響問題起不了實質性的作用。
本發明的電容位置傳感器100的另一個實施例如圖5所示。位置傳感器100類似于圖3的位置傳感器90，使用了比較厚的介電覆蓋層92，94。然而，圖5中的電容位置傳感器100在電極92，94之間采用了滑動接觸。為此，位置傳感器100使用了與前面所述的圖2中的位置傳感器相同的基板、電極和懸置結構。特別是上部基板64借助于柔性材料82裝在基板支撐件80上，并通過彈簧84彈性地將基板向下壓。
在圖5的實施例100中，由于實際上存在著表面的不光潔和不平整因而迫使覆蓋層92和94相互分離開以致在以容性覆蓋層92，94為邊界的內部電極區產生空氣隙，在此情況下，容性覆蓋層92，94的串聯阻抗至少應等于該覆蓋層92，94之間的最大阻抗。所以，介電覆蓋層92，94的厚度/介電常數比值之和必須小于以覆蓋層92，94為邊界的內部電極區的最大厚度/介電常數比。如上所述，當內部電極區充有空氣時，其厚度/介電常數比值最大。因為空氣介電常數為1，所以內部電極區的最大厚度/介電常數比值就是以介電覆蓋層92，94為邊界的內部電極區的厚度。因為實際加工精度的限制以及由于污染物侵入介電覆蓋層92，94之間迫使它們不得不相互分開，所以內部電極區總會有一定厚度的。這樣一來，介電覆蓋層92，94兩者的厚度/介電常數比值的和必小于以覆蓋層92，94為邊界的內部電極區厚度。
盡管介電覆蓋層92，94的串聯阻抗至少必須等于覆蓋層92，94之間的內部電極區的阻抗，但在覆蓋層92，94受加工局限以及當液體污染物浸入覆蓋層92，94之間的情況下，介質覆蓋層的串聯阻抗最好至少是覆蓋層92，94之間的內部電極區的最大阻抗的兩倍。最后，最理想的情況是當覆蓋層92，94受加工的局限以及在液體污染物浸入覆蓋層92，94之間的情況下，介電覆蓋層92，94的串聯阻抗至少是覆蓋層92，94之間內部電極區的最大阻抗的3倍。如上所述，實際的使用“滑動接觸”方式的電容位置傳感器仍然產生0.002-0.004mm范圍的空氣隙。當空氣隙達到0.002mm時，可以使用最薄的介電覆蓋層92，94。空氣隙愈大，需要的介電覆蓋層就愈厚。自然，因污染物引起覆蓋層92，94之間的間隔增大而造成較大的空氣隙之后，就需要使介電覆蓋層92，94增厚很多。舉例而言，介電覆蓋層92，94的介電常數是4，介電覆蓋層92，94厚度之和必須至少是0.008mm，最好至少是0.016mm，最理想則至少是0.024mm。
由此可見，本發明的電容位置傳感器是旨在尋求消除污染物影響的方法而不是消除污染物的存在。本發明的傳感器在大多數污染環境下只要調節覆蓋層的厚度或介電常數就可以在污染情況的大幅度變化范圍內達到這種功能。而且，電容位置傳感器電極使用厚的介電覆蓋層的這一技術可用于解決這種類型的污染問題，它事實上適用于任何類型的電容位置傳感器。所以，應知道這里所敘述的電容位置傳感器和特定的覆蓋層的厚度僅僅是為了說明問題起見，它不應該用來作為對權利要求范圍的限制。
權利要求
1.一種電容傳感器，該電容傳感器具有第一基板，該基板包括第一電極組，該電極組沿測量軸線方向排列，并且還具有第二基板，該基板包括第二電極組，該電極組沿上述測量軸線方向排列，上述第一和第二基板被固定在使上述第一和第二電極組互相面對的位置上，從而使上述第一和第二電極組之間的電容性耦合指示出沿著上述測量軸線的上述第一和第二基板之間的相對位置，其特征在于，包括一種用于使上述傳感器的性能不易受處于上述第一和第二電極組之間的污染物影響的裝置，該裝置包括一層介電材料，該介電材料覆蓋在上述第一和第二電極組中的至少一個電極組上，從而形成一些表面，這些表面界定著被定義為所述兩個電極組表面之間的間隙的一個內部電極區，上述表面包括覆蓋在上述電極組上的任何介電材料，在上述第一和第二電極組之間的每一介電材料具有一個厚度/介電常數比，在上述第一和第二電極組之間的每一介電材料的上述厚度/介電常數比值之和大于上述內部電極區的厚度，從而上述第一和第二電極組之間的上述內部電極區的最大電容性阻抗小于上述第一和第二電極組之間的上述介電材料的電容性阻抗。
2.如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，其中上述第一和第二電極組上都覆蓋了上述介電材料。
3.如權利要求2所述的傳感器，其特征在于，還包括固定裝置，用于定位上述第一和第二基板，使得當上述第一和第二基板沿上述測量軸線彼此相對移動時覆蓋在上述第一和第二電極組上的介電材料彼此之間呈滑動接觸。
4.如權利要求3所述的傳感器，其特征在于，上述固定裝置包括可沿上述測量軸線相對于上述第二基板移動的框架件；柔性支架，用于在上述框架件上固定上述第一基板，從而使上述第一基板能相對于上述第二基板作靠近和離開的移動；彈簧件，它使上述的第一基板有彈性地壓向上述第二基板，因而使得覆蓋在第一電極組上的介電材料沿著覆蓋在第二電極組上的介電材料滑動，同時，當上述第一和第二電極組沿上述測量軸線彼此相對移動時，允許上述第一和第二電極組通過移動而互相靠近和分開。
5.如權利要求3所述的傳感器，其特征在于，其中在上述彼此之間呈滑動接觸的介電材料之間存在有小于或等于0.004mm的空氣隙，上述第一和第二電極組之間的每一介電材料的上述比值之和大于0.004mm。
6.如權利要求5所述的傳感器，其特征在于，其中上述第一和第二電極組之間的每一介電材料的上述比值之和大于0.008mm。
7.如權利要求5所述的傳感器，其特征在于，其中上述第一和第二電極組之間的每一介電材料的上述比值之和大于0.012mm。
8.如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，其中上述固定裝置使上述第一和第二基板定位以便在上述第一和第二電極組之間形成一個空氣隙。
9.如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，其中在上述第一和第二電極組之間的每一介電材料的上述比值之和至少是上述內部電極區的厚度/介電常數比值的最大值的2倍，從而上述第一和第二電極組之間的上述內部電極區的最大阻抗小于上述第一和第二電極組之間的上述介電材料的阻抗的一半。
10.如權利要求1所述的傳感器，其特征在于，其中在上述第一和第二組電極之間的每一介電材料的上述厚度/介電常數比值之和至少是上述內部電極區的厚度/介電常數比值的最大值的3倍，從而上述第一和第二電極組之間的上述內部電極區的最大阻抗小于上述第一和第二電極組之間的上述介電材料的阻抗的三分之一。
11.一種電容傳感器，其特征在于包括第一基板；第一電極組，裝在上述第一基板上，上述第一電極組在總體上沿一條測量軸線排成一排；第二基板；第二電極組，裝在上述第二基板上，上述第二電極組在總體上沿上述測量軸線排成一排；固定裝置，用于定位上述第一和第二基板，使上述第一和第二基板能沿著上述測量軸線彼此作相對移動，還使上述第一和第二電極組彼此對置，從而上述第一和第二電極組之間的電容性耦合能指示出沿上述測量軸線的上述第一和第二基板之間的相對位置；第一層介電材料，覆蓋在上述第一電極組上；和第二層介電材料，覆蓋在上述第二電極組上，選擇上述第一和第二層介電材料的介電常數和厚度使上述介電材料的組合電容性阻抗大于上述第一和第二層介電材料之間的最大電容性阻抗，從而使電容傳感器比較不易受污染物的影響。
12.如權利要求11所述的傳感器，其特征在于，其中上述固定裝置這樣地設置上述第一和第二層介電材料，使得當上述第一和第二基板沿上述測量軸線彼此作相對移動時上述第一和第二層介電材料彼此呈滑動接觸。
13.如權利要求12所述的傳感器，其特征在于，其中上述固定裝置包括一個框架件，能相對上述第二基板沿上述測量軸線連動；支撐裝置，用于支撐上述框架件中的上述第一基板，從而使上述第一基板能通過移動而與上述第二基板靠近和離開；以及偏壓裝置，用于將上述第一基板有彈性地壓向上述第二基板，從而使覆蓋在上述第一電極組上的介電材料沿覆蓋在上述第二電極組上的介電材料滑動，同時，當上述第一和第二電極組沿上述測量軸線彼此相對移動時允許上述第一和第二電極組通過運動而相互離開。
14.如權利要求12所述的傳感器，其特征在于，其中在上述第一和第二層介電材料之間有厚達0.010mm的空氣隙，其中，上述第一和第二層介電材料的上述組合電容性阻抗大于上述空氣隙的上述最大電容性阻抗。
15.如權利要求14所述的傳感器，其特征在于，其中上述第一和第二層介電材料的上述組合電容性阻抗大于上述空氣隙的上述最大容抗的2倍。
16.如權利要求14所述的傳感器，其特征在于，其中上述第一和第二層介電材料的上述組合電容性阻抗大于上述空氣隙的上述最大電容性阻抗的3倍。
17.如權利要求11所述的傳感器，其特征在于，其中上述固定裝置使上述第一和第二基板定位，從而使上述第一和第二層介電材料由于空氣隙而彼此間隔開。
18.如權利要求11所述的傳感器，其特征在于，其中選擇上述第一和第二層介電材料的介電常數和厚度以使上述介電材料的組合阻抗至少是上述第一和第二層介電材料之間的最大阻抗的2倍。
19.如權利要求11所述的傳感器，其特征在于，其中選擇上述第一和第二層介電材料的介電常數和厚度以使上述介電材料的組合阻抗至少是上述第一和第二層介電材料之間的最大阻抗的3倍。
20.一種使電容傳感器不易受上述第一和第二電極組之間的任何空氣隙中污染物影響的方法，該方法包括，至少在一個上述電極組上覆蓋一層介電材料以在上述第一和第二電極組表面之間形成一個內部電極區，上述表面包括覆蓋在上述電極組上的任何介電材料，上述第一和第二電極組之間的所有介電覆蓋層的串聯電容小于上述第一和第二電極組之間的上述內部電極區的最小電容，從而上述第一和第二電極組之間的上述內部電極區的最大電容性阻抗小于上述第一和第二電極組之間的上述介電材料的電容性阻抗。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于，其中所有兩個上述電極組都覆蓋一層上述介電材料。
22.如權利要求20所述的方法，其特征在于，還包括固定上述第一和第二電極組的步驟，從而使當上述第一和第二基板彼此相對移動時覆蓋在上述第一和第二電極組上的介電材料彼此呈滑動接觸。
23.如權利要求20所述的方法，其特征在于，還包括固定上述第一和第二電極組的步驟，從而使上述第一和第二電極組有彈性地彼此壓向一起。
24.如權利要求20所述的方法，其特征在于，還包括固定上述第一和第二電極組的步驟，從而使覆蓋在上述第一和第二電極組上的介電材料相互間隔開，因而在上述第一和第二電極組之間形成一個空氣隙。
全文摘要
一種能減少微粒和液體污染物的影響的電容位置傳感器。該位置傳感器的電極上具有一層比較厚的介電材料覆蓋層，使得介電覆蓋層的串聯阻抗至少等于覆蓋層之間的最大電容性阻抗，不論它們之間是否有污染物存在。在一個實施例中，覆蓋層被彼此間隔開從而形成了一個空氣隙；而在另一個實施例中，覆蓋層彼此有彈性地壓向一起，因而覆蓋層之間可互相滑動。
文檔編號G01B3/00GK1114412SQ9411530
公開日1996年1月3日 申請日期1994年9月15日 優先權日1993年9月15日
發明者N·I·安德莫 申請人:株式會社三豐