Устройство для измерения угла наклона объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов наклона объектов, стабилизации объектов в горизонтальной плоскости , а также в системах автоматического регулирования . Сущность изобретения: устройство для измерения угла наклона объекта содержит ампулу 3, частично заполненную магнитной жидкостью 4, генератор, соединенный с первичной обмоткой 5, соединенные встречно-последовательно вторичные обмотки 7, подключенные к регистратору. Новым в устройстве является введение дополнительных обмоток 6. соединенных согласно-последовательно, выходы которых через компаратор подключены к управляющему входу регулятора напряжения , включенного между генератором и первичной обмоткой. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 С 9/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833230/10 (22) 30..05.90 (46) 23.01.93. Бюл, М 3 (71) Производственное объединение "Ижевский механический завод" (72) B.Á,Øðàìåê, В.Д.Каштанов и А.IÎ.Саблин (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 531024, кл. G 01 с9/36, 1975, Авторское свидетельство СССР

М 200786, кл. G 01 с 9/06, 1966. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

НАКЛОНА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов наклона объектов, стабиУстройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов наклона объектов, стабилизации объектов: в горизонтальной плоскости, а также в системах автоматического регулирования.

Известно устройство для измерения углов наклона объектов, содержащее корпус в виде полого шара, до половины заполненного магнитной жидкостью, а также преобразователь, выполненный в виде источника магнитного поля, и магнитоуправляемых контактов, попарно размещенных симметрично относительно источника магнитного поля. Недостатками устройства являются невысокая точность измерений, обусловленная зависимостью магнитной проницаемости магнитной жидкости от температуры, а также дискретностью выходного сигнала устройства, причем уровень квантования

„, Ж„„1789854 Al

2 лизации объектов в горизонтальной плоскости, а также в системах автоматического регулирования. Сущность йэобретения: устройство для измерения угла наклона объекта содержит ампулу 3, частично заполненную магнитной жидкостью 4, генератор, соединенный с первичной обмоткой 5, соединеннйе встречно-последовательно вторичные обмотки 7, подключенные к регистратору. Новым в устройстве является введение дополнительных обмоток 6, соединенных согласно-последовательно, выходы которых через компаратор подключены к управляющему входу регулятора напряжения,. включенного между генератором и первичной обмоткой. 2 ил. определяется числом пар магнитоуйравляемых контактов.

Известно устройство для йзмерения уг- с ла наклона объекта взятое в качестве про- Q© тотипа, содержащее aMriyny, частично заполненную магнитной жидкостью. На ампуле закреплены подключенная к питающему генератору первичная обмотка и О соединенные встречно-последовательно Ф вторичные обмотки, которые через дифференциальный усилитель подключены к регистратору. Недостатком известного устройства является невысокая точность измерений, обусловленная зависимостью магнитной проницаемости от темйературы, т.е. При фиксированном угле наклона при понижении температуры происходит" рост магнитной проницаемости, приводящий к увеличению выходного сигнала.

1789854

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния ошибки, обусловленной изменениями теМпературы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ампулу, частично заполненную магнитной жидкостью, генератор, соединенный с первичной обмоткой, соединенные встречно-последовательно вторичные обмотай и через дифференциальный усилитель подключенные к регистратору, ввеДММ-;. ДопоФЙегтельные обмотки, соедийенцые,,согласно.;последовательно, выходй которых через компаратор подключены к управляющему входу регулирующего элемента, включенного между генератором и первичной обмоткой.

На фиг.1 изображена конструктивная схема устройства; на фиг,2 — электрическая схема устройства.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого гайками 2 закреплена ампула 3, частично заполненная магнитной жи (костью 4, Иа ампуле 3 закреплена первичная обмотка 5, а так же вторичные обмотки 6 и

7, состоящие из двух половин каждая, причем половинки обмотки 6 включены согласно-последовательно, а обмотки 7— встречно- последовательно, Выходы обмотки 7 через дифференциальный усилитель 8 подключены к регистратору 9, а выходы обмотки 6 через компаратор 10 подключены к управляющему входу регулирующего элемента 1-1, включенного между питающим генератором 12 и первичной обмоткой 5.

Устройство работает следующим образом.

На первичную обмотку 5 через регулирующий элемент 11 подается напряжение питания от генератора 12, При горизонталь-. ном положении ампулы 3 магнитная жидкость 4 располагается симметрично относительно половин обмоток 5,6.7 и, соответственно, напряжения на половинах обмоток 6 и 7 одинаковы. Выходное напряжение обмотки 7, половинки которой включены встречно, равйа"нулю, а выходное напряжение обмотки 6, половинки которой вклвчены согласно, равно сумме напряжений каждой половинки.

При наклоне ампулы 3, например, вправо, в "правых" половинках обмоток 6 и 7 наведется большая ЭДС, чем в "левых", причем выходное напряжение обмотки 6 no ååличине не изменится (повышение напряжения в "правой" половине обмотки будет скомпенсировано понижением напряжения на такую же величину в "левой" . половине обмотки), а выходное напряжение обмотки 7 будет пропорционально величине угла наклона, а фаза выходного напряжения

40 В =PP оН =PP о

1 Й еоз (5) где p — абсолютная магнитная проницаемость;

p, — магнйтная постоянная;

I — ток в возбуждающей обмотке; о е, — количество вйтков возбуждающей обмотки

1- длйна магнигных силовых линий;

50 . Н вЂ” напряженностьМагнйтйого поля, Подставив выражения (2)-(5) в (1) и учитывая; что ток 1 в возбуждающей обмотке зависит от приложенного напряжения Оеоз и сопротивления возбуждающей обмотки ra > получим

УУсиГ W803 о S . U еоз ® геоз

Так как включение сигнальных обмоток

7 встречное, а вторичных обмоток 6 согласное, то на входе дифференциального усилибудет зависеть от того, в какую сторону происходит наклон.

При изменении магнитной проницаемости магнитной жидкости 4 под действием температуры происходит изменение напряжения (например, повышение) в половинках обмоток 6 и 7, что приводит к изменению напряжения (понижение) на входе компаратора 10 и, соответственно, на входе регули10 рующего элемента 11, при этом понижается напряжение питания на первичной обмотке

6; и, как следствие понижается напряжение на обмотке 6 и 7.

Известно, что ЭДС, эаводимая на каж15 дой из сигнальных обмоток 6 и 7, описывается формулой

Š= — -, (1)

Bt где ф — потокосцепление сигнальной об20 мотки с магнитным потоком, наводимым от возбуждающей обмотки;

t — время

Потокосцепление ф связано с магнитным потоком соотношением

25 = щ., ф . (2) где W иг — количество витков сигнальной обмотки

Кроме того, магнитный поток связан с магнитной индукцией следующим соотношени30 ,Ф=Я- В, (3) где S -" лощадь, через которую проходят магнитные силовые линии так как возбуждение магнитного поля про35 исходит переменным током, то

В =В cosset (4)

Также известно, что

1789854

+ Wsyo 2 Wвоэ2 $2

12 "воз2

30 теля 8 будет сигнал равный разности ЭДС, наводимых на каждой из сигнальных обмоток 7

0вых = Ec1 — Ec2 = Ф Usos /4,И о х l сиг1 1И воз.1 $1 х( 1 Гвоз! сиг2 W воз2 $2

) з!п й)т 2 Гвоз

На входе компаратора 10 будет сигнал равный сумме ЭДС, наводимых на каждой из вторичных обмоток 6

1 втор = E втор1 + E втор2 = О завоз /CP î X

Wacko 1 воз1 S1 + х( 1 Гвоз

При изменении угла наклона напряжение

0вых будет изменяться пропорционально углу наклона, в то время как напряжение Овтор

Формула изобретения

Устройство для измерения угла наклона объекта, содержащее частично заполненную магнитной жидкостью ампулу, на которой размещены первичная обмотка и сигнальные обмотки, соединенные встречно-последовательно, а также генератор, соединенный с первичной обмоткой, и последовательно соединенные дифференциальный усилйтель и регистратор, о т л и ч аизменяться не будет, При изменении температуры по закону Кюри будет изменяться магнитная проницаемость магнитной жидкости. Следовательно, будет изменяться ве5 личина 14ы и Ustop. Так как напряжение

Us op заведено в обратную связь, то изменение температуры через изменение UsTop приведет к изменению возбуждающего напряжения.

10 Таким образом, благодаря наличию обратной связи, изменение параметров магнитной жидкости 4 под действием температуры {или других факторЬв) не приводит к изменению напряжения на выходе

15 обмотки 7 и, следовательно, напряжение на входе регистратора 9 будет зависеть только от величины угла наклона устройства.

Использовайие устройства для измере20 ния угла наклона обьекта позволит ловысить точность измерений угла наклдна в 1,4 раза по сравнению с прототипом, что, в свою очередь, повысит достоверность результатов измерений, позволит сократить

25 число и время измерений, улучшит характеристики систем горизонтирования в рабочем диапазоне температур. ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счетуменьшения влияния ошиб35 ки, обусловленной изменениями температуры, оно снабжено дополнительными обмотками, соединенными согласно-последовательно, и последовательно соединенными компаратором и регулятором напряжения, 40 при этом вход компаратора подключен к дополнительным обмоткам, а генератор соединен с первичной обмоткой через регулятор напряжения.

1У89854

Составитель Ю.Пузанов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

Редактор Т.Шагова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 !

Заказ 343 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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