Измеритель угловых отклонений объектов

 

Изобретение относится к измерителям углов наклона объектов и позволяет повысить точность измерения. Для этого фоторезисторы 3-6, нанесенные на внешнюю поверхность верхней стенки прозрачной пузырьковой ампулы, заполненной светопроницаемой жидкостью, имеют, форму полосок, изогнутых под прямым углом, при этом по осям симметрии ампульГна верхней стенке оставлены просветы в виде креста, к границам которых примыкают соо гветствующие стороны фоторезисторов. На боковую поверхность ампулы, вьтолненную в виде собирающей линзы, нанесен слой люминофора. Фоторезисторы 3-6 включены через переключатель в плечи измерительного моста. При смещении воздушного пузырька 2 освещенность фоторезисторов 3-6 становится различной, измерительный мост разбал ансируется, и на выходе дифференциального усилителя появляется напряжение , пропорциональное углу наклона, а знак - направлению наклона объекта с установленной на нем ампулой. Измеритель преобразует угльг наклона объектов относительно двух взаимно, перпендикулярных осей в электрический сигнал с повышенной точностью. 5 ил. С/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 С 9/36

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4154410/24-10, (22) 01.12,86 (46) 07.10,88. Бюл, В 37 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) С.А.Бутенков и С.А.Зубец ($3) 528.541.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 504086, кл. G 01 С 9/36, 1973 ° (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерителям углов наклона объектов и позволяет повысить точность измерения. Для этого фоторезисторы 3-6, нанесенныена внешнюю поверхность верхней стенки прозрачной пузырьковой ампулы, заполненной светопроницаемой жидкостью, имеют форму полосок, изогнутых под прямым углом, при этом по осям сим„„SU„„1428918 метрии ампульГ на верхней стенке оставлены просветы в виде креста, к границам которых примыкают соа гветствующие стороны фоторезисторов. На боковую поверхность ампулы, выполненную в виде собирающей линзы, нанесен слой люминофора. Фоторезисторы

3-6 включены через переключатель в плечи измерительного моста. При смещении воздушного пузырька 2 освещенность фоторезисторов 3-6 становится различной, измерительный мост разбалансируется, и на выходе дифференциального усилителя появляется напряжение, пропорциональное углу наклона, а знак — направлению наклона объекта

9 с установленной на нем ампулой. Измеритель преобразует угльг наклона объектов относительно двух взаимно перпендикулярных осей в электрический сигнал с повышенной точностью. 5 ил.

У

4 0®б

1428918

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для определения наклонов различных поверхностей, и может быть использо-, вано при монтаже крупных изделий машиностроения и строительных конструкций.

Целью изобретения является повышение точности измерения углов накло- 1ð на объектов.

На фиг.1 изображена ампула измерит ля, вид сверху; на фиг.2 — разрез

АА на фиг.1; на фиг.3 — электрическая схема измерителя; на фиг.4 - полс жение воздушного пузырька при измерении углов по оси У для известного (dnp справа от оси симметрии) и предлагаемого измерителей; на фиг.5график зависимости выходного напряжения измерителя от смещения воздушного пузырька при наклоне объекта.

Измеритель содержит прозрачную пузырьковую ампулу 1, имеющую форму, квадратного параллелепипеда, эапол- 25 ненную светопроницаемой жидкостью с оставлением воздушного пузырька 2, радиус которого несколько больше четверти стороны квадратного основания амттулы. Внутренняя поверхность верх- 3р ней стенки ампулы представляет собой часть сферы большого радиуса, вдоль которой движется пузырек 2 при накло не ампулы, закрепленной на объекте.

На веРхнюю квадратную стенку ампу- 35 лы нанесены с образованием иросветов по осям симметрии фоторезисторы 3-6.

На боковую поверхность ампулы, выпол . неиную в виде собирающей линзы, нанесен слой 7 люминофора постоянного действия, образованного добавлением в него радиоактивных веществ, излучение которых возбуждает люминофор.

При этом боковая поверхность ампулы за счет выпуклости внутрь играет 45 роль плосковыпуклой собирательной линзы с большим фокусным расстоянием, препятствующей попаданию светового потока люминофора на верхнюю стенку и нижнее основание ампулы (во избежание фоновой засветки).

Переключатель 8 служит для изменения порядка включения фотореэисторов в плечи измерительногб моста, образованного ими и балластными резисторами 9 и 10. В диагональ измеритель55 ного моста включен дифференциальный усилитель 11 постоянного тока с резистором 12 обратной связи, служащий для согласования выхода измерительного моста с индикатором или линией связи, Измеритель работает следующим образом.

При горизонтальном положении ампулы 1 воздушный пузырек 2 находится в центре верхней стенки и освещенные участки фоторезисторов 3-6 оказываются равными. В этом положении проводят балансировку измерительного моста в обоих положениях переключателя 8 с помощью балластных резисторов 9 и 10.

При произвольном наклоне амттулы о (показано пунктиром на фиг.1) освещенность и, соответственно, сопротивление фоторезисторов 3-6 изменяются, измерительный мост оказывается разбалансированным при обоих положениях переключателя 8.

Для измерения угла наклона вдоль оси ОХ переключатель 3 устанавливается в положение В (фиг ° 3) ° При этом в одно плечо измерительного моста включаются последовательно фоторезисторы

3 и 4, а в другое — 5 и 6. Для измерения угла наклона вдоль оси ОУ переключатель 8 устанавливается в положение В. При этом в одно плечо моста последовательно включаются фоторезисторы 3 и 6, а в другое — 4 и 5.

Поскольку из-за смещения воздушного пузырька 2 от центра ампулы 1 освещенность фоторезисторов 3-6 становится различной, измерительный мост разбалансируется и на выходе усилителя 11 появляется напряжение, величина которого пропорциональна углу наклона, а знак — направлению наклона объекта. Максимальное выходное напряжение усилителя может регулироваться подбором резистора 12.

Таким образом, измеритель преобразует углы наклона объектов относительно двух взаимно перпендикулярных осей в электрический сигнал для индикации или телеизмерения °

На фиг.4 изображено взаимное расположение фоторезисторов и воздушного пузырька в прототипе и предлагаемом устройстве. Выходное напряжение изме» рителя пропорционально разности освещенных площадей (S и S соответственно) фоторезисторов, которая, в с свою очередь, зависит от смещения д r центра пузырька от нуля соответствующей оси. Разность площадей ЬS = S< — Б, которая является функцией сме1428918 щения ьг и радиуса пузырька R, может лов наклона в пределах высокого класбыть определена с помощью интервала. са точности.

Формула изобретения

Риг.2 дг

dS — arcs in — + — Рг д гг

2 2 2

Зависимость gS (пг), как видно из формулы, является нелинейной.

На фиг.5 изображена зависимость

V ы„ (ьг) (линия 1) ° полученная для заданных на фиг.4 соотношений R и Ь г.

Расчет по формуле показывает, что при отклонении пузырька от центра более чем на 0,56r „, шкала измерителя становится нелинейной, причем погрешность достигает 17%.

Для линеаризации шкалы следует либо уменьшить максимальное значение

ar (т.е. уменыпить диапазон измеряемых углов), либо увеличить радиус пузырька R (с целью обеспечения выполнения условия .R >) b,r). Таким образом, для повышения точности измерений до

2,5-5Х следует увеличить сторону ос-, нования ампулы в 5-10 раз.

В предлагаемом устройстве укаэанная цель достигается изменением конструкции фоторезисторов (фиг.4). При этом диаметр воздушного пузырька стаЬ новится значительно больше ширины Ь фбторезистора и шкала измерителя линеаризуется во всем диапазоне измеря емых углов (фиг.5, линия 2). Уменьшая ширину Ъ фоторезистора и, соответственно, увеличивая коэффициент усиления дифференциального усилителя можно обеспечить погрешность измерения угТаким образом, предлагаемое уст5 ройство позволяет при сохранении основных преимуществ известного устройства (малые габариты и вес, надежность, малая потребляемая мощность) значительно повысить точность измерения угловых отклонений объектов.

° Измеритель угловых отклонений объектов, содержащий прозрачную ампулу в виде квадратного параллелепипеда, заполненную светопроницаемой жидкостью с воздушным пузырьком, боковые стенки которои выполнены в виде ппосковыпуклых короткофокусных линз со слоем люминофора на плоских внешних поверхностях, а верхняя стенка выполнена с внутренней вогнутой сферической поверхностью, и четыре фотореэис25 тора, нанесенные на поверхность верхней стенки ампулы с образованием крестообразного просвета одинаковой ширины вдоль осей симметрии ампулы, включенные через переключатель в плечи измерительного моста, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем каждый фоторезистор имеет форму изогнутой под прямым углом полоски, приле35 гающей соответствующими сторонами к границам крестообразнот4 просвета.

1428918

Составитель О.Полев

Техред М.Ходаншч КорректоР В.Бутяга

Редактор А.Шандор

Заказ 5112/36 Тираж б80 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Измеритель угловых отклонений объектов Измеритель угловых отклонений объектов Измеритель угловых отклонений объектов Измеритель угловых отклонений объектов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения углов наклона строительных механизмов и машин, а также при эксплуатации различных промышленных зданий и сооружений

Уровень // 1686306
Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано при определении величины и направления наклона различных элементов конструкций

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано, например, при горизонтально-наклонном бурении скважин. Сущность изобретения: датчик угла наклона объектов содержит корпус из двух полусфер (1, 2), каждая из которых включает по немагнитному электропроводному изолированному друг от друга сектору (3). Внутри секторов (3) размещен шар (4) со смещенным центром масс и нулевой плавучестью. Одна полусфера шара (4) выполнена из электропроводящего немагнитного материала (5), а другая полусфера - из диэлектрика (6) и имеет постоянный магнит (7). Шар (4) удерживается концентрично полусферам (1, 2) гидростатическим подвесом за счет сил поверхностного натяжения жидкости (8), заполняющей эквидистантный зазор («А») по сферической поверхности. Технический результат: упрощение и уменьшение габаритов устройства, повышение его чувствительности и надежности, расширение шкалы измерений. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления подвижными объектами, а также в приборах охранной сигнализации. Датчик углового положения содержит полый сферический корпус, частично заполненный жидкостью, внутри которого установлены электроды, электрически соединенные с закрепленными в корпусе токовыводами, при этом в корпусе, выполненном с электропроводящей внутренней сферической поверхностью, установлено закрепленное на токовыводах концентрично внутренней поверхности корпуса сферическое тело из диэлектрического материала, электроды выполнены в виде равномерно размещенных на внешней поверхности сферического тела шести одинаковых по форме и площади электропроводящих площадок, каждая из которых электрически соединена с соответствующим ей токовыводом, при этом между электропроводящими площадками на сферическом теле выполнены несоединенные между собой выступы, разделяющие внутреннюю полость датчика до внутренней поверхности корпуса с образованием зазоров, обеспечивающих перетекание жидкости при изменении углового положения датчика, причем жидкость имеет высокую диэлектрическую проницаемость. Технический результат - повышение чувствительности, упрощение эксплуатации и расширение области применения датчика углового положения. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано при горизонтально-наклонном бурении скважин. Датчик угла наклона объекта, чувствительный элемент которого выполнен в виде шара со смещенным центром масс, снабженным постоянным магнитом, размещенным в корпусе из полусфер, состоящих из немагнитных электропроводных изолированных друг от друга секторов, и удерживающегося концентрично сфере гидростатическим подвесом за счет сил поверхностного натяжения жидкости, заполняющей сферический зазор, и нулевой плавучести, обеспечивающего измерение углов наклона объекта по трем осям одновременно за счет рассогласования сигналов емкостного сопротивления и частоты между секторами полусфер корпуса, при этом полусферы шара выполнены из диэлектрика и снабжены оппозитно расположенными электропроводящими немагнитными гальванически соединенными или разъединенными между собой экранами размером до 1/4 сферы. Технический результат – повышение стабильности и точности измерений углов наклона объекта. 4 ил.

Изобретение относится к измерителям углов наклона объектов и позволяет повысить точность измерения

Наверх