Наклономер

 

О П И С А Н И Е 368479

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Л"

Заявлено 17.111.1971 (№ 1638068/18-10) с присоедиогенгием заявки №вЂ”

Прио,ритет

Опубликовано 261.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 9.1V.1973

М. Кл. С 01,с 9/14

Комитет по делам изобретений и открытий прн Сосете Мииистроз

СССР

УДК 528.541.4 (088.8) Авторы изобретения

А. С. Чурсин и В. А. Леонтьев

Заявитель

НАКЛОНОМЕР

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измврения углов наклонов различных элементов конструкций или объектов относительного горизонтального направления, например наклоны промьгшленных агрегатов или наклон судна (угол крена) и т. п.

Известны маятниковые -наклономеры, принцип работы которых основан на отклонении маятника под действием силы тяжести при изменении угла, наклона объекта односительно первоначального положения. Однако эти наклономвры имеют малую чувствительность.

Предлагаемый наклономер отличается тем, что он основа и на использовании эффекта

Мвссбауэра (ядерного гамма-резонанса).

Метод ядерного гамма-резонанса обладает высокой чувствительностью при измерении скорости движения источника гамма-квантов относительно приемничка и селективпостью .при региспрации тамма-резонансного излучения.

Высокая чувствительность гамма резонапспого метода измерения объясняется черезвычайной узкостью линий испускания и поглощения, величина которых может меняться от долей микрона в секунду до десятков сантиметров в секунду, например от 0,15 лк/сек у Zn до

10 ся/сек у Re ". Это означает, что смещения источппка излучения относительно приемника га мма-квантов со скоросгью 0,15 ик/сек,прпводит к полному пропаданию величины эф фекта гамма-резонанса. Пропадание величины эф,фекта ядерного гамма-резонанса хара ктвризуется при использовании резонансных счетчи5 ков уменьшением количества импульсов, регистрируемых приемником в единицу времени.

На фиг. 1;показана кривая зависимости интенсивности излучсппя от скорости движения

10 источника излучения относительно приемников гамма-квантов. О на имеет симметричный хара!ктер. При решении технических задач це.лесообразно работать на одном из склонов резонансной линии в точке с наибольшей

15 крутизной. Принято считать, что такая точка соответствует полуширине резонансной линии (па уровне 0,5 от ширины резонансной IHнии).

Принцип измерения угловых параметров

20 основан H2 зависимости величины эффекта ядерного гамма-резонанса от положения вектора скорости движения (колебания) источни ка излучения относительно приемника гаммаквантов при условии, что величина вектора

25,скорости движения остается постоянной в процессе измерения. В этом случае проекция вектора скорости движения на направление источник-,приемник излучения будет пропорциональна углу, образованному вектором.ско30 рости движения и его проекцией.

368479

На фиг. 2 показана основная конструкция гамма-резонансного наклономера, включающая резонансный источник гамма-квантов 1, жестко связанный с вибрирующим элементом

2 например пьезоэлектрическим кристаллом, Ф который укреплен на маятни ке д. Маятник подвешен в кардановом подвесе 4. Приемниками излучения я вля|отся резонансные счет,чики 5 (!, II, III), установленные на некоторо м расстоя|нии от источника излучения и разнесенные на равные углы относительно,пер,пендикуля ра к поверхности источн и ка излучения 1.

Принцип работы гамма-резонансного наклономер а следующий.

Источник излучения, выполненный в виде тонкой фольги и жестко связанный с пьезоэлектр|ическим преобразователем, колеблется с некоторой частотой. Прое кция вектора скорости такого колебания на линию источник— каждый приемник излучения (см. фиг. 3) равна полуширине резонансной линии. При условии нулевого положения маятника (угол наклона основания устройства совпадает с горизонтальным направлением) сигналы на детекторах будут равны, та к:как проекция вектора скорости на направление перьвого резо нансного детектора и второго совпадают по величи,не, В случае, если вектор скорости колебания источника излучения изменяет свое первоначальное положение за счет отклонения маятника на угол Ла, то изменится соответст|венно проекция вектора скорости колеба|ния в направлении каждого приемника излучения (см. ,фиг. 3). Для первого резонансного счетчика проекция увеличивается, для второго— уменьшается. Такое и змененне проекции вектора скорости колебания пропорционально увеличению или уменьшению сипнала на дете кторах в соответствии с выбранным режимом работы на резонансной линии (см.фиг. !).

Для о пределения величины и на правления отклоне ния маятника необходимо установить три резонансных счетчика, по фазе и величине сигналов с которых определяется на правление и величина отклонения. На пример, отклонение маятника с источником излучения в плоскости, перпендикулярной плоскости листа к нам или от нас, определяется по таким параметрам: в,первом случае сигналы на первом и втором детекторах равны и превышают уровень сигнала, соответствующий нулевому положению маятника .наклономера. Сигнал на третьем детекторе меньше сигнала,;пропорционального полушир ине резонанс ной линии. Во втором случае сигналы на первом и втором детекторах также равны, но они меньше сигнала, соответствующего нулевому положению маятника накло номера. Сигнал на третьем детекторе становится больше сигнала, пропорц ионального полушири не резонансной линии, так как .проекция вектора скорости движен ия в на правлении третьего детектора увеличивается соответственно. Другой относителный по рядок изменения основных и разностных

Предмет изобретения

Наклономер, содержащий маятник, установленный в кардановом подвесе, на котором

4 сигналов (отсчет ведется от первоначального сигнала, пропорционального полуширине резонансной лин ии) показывает величину откло не ния и другое направление отклонения маят5 ника на клономера. Структурная схема такого наклономера (см. фин, 4) содержит резонансные счетчики 6, блок предварительных усилителей 7, блок коммутации 8, блок нормализаторов с после10 дующим усилением 9, интегрирующий блок10, блок вычисления 11, генератор опорного напряжения 12 и выход ной прибор 18.

Сигналы с резонансных .счетчиков !. II II! с различной иHтенсивностью следования им15 пульсов усиливаются в каскадах предварительного уснлен1ия и поступают в коммутирующий блок 8. Последний последовательно подключает к измерительному тракту каждый детектор, где сигналы нормализуются по амп20 литуде и длительности, усиливаются и интегрируются соответственно в блоках 9 и 10.

После усиления и нормализации ситца Ibl подаются .в вычислительный блок, куда .поступают сипналы синхронизации из блока 8, по ко25 торы м определяется номер детектора, подключенного к измерительному тракту в каждый момент времени. В вычислительном блоке сигналы с каждого детектора ср авниваются с сигналами опорного напряжения генера30 тора 12, которые пропорциональны нулевому положению маятника наклономера. По величине раз ностных сигналов и порядка их расположения определяется угол наклона и направление отклонения маятника наклономера.

Принципиально предлагаемый наклономер, основанный на использовании эффекта Мессбауэра, позволяет регистрировать угловые отклонения с высокой чувствительностью и точностью. Диапазон измерения угловых откло40 пений зависит от параметров резонанс ной линии используемого мессбауэровского изотопа и первоначальной величины вектора скорости движения источника излучения, Панчем, с увеличе1н ием вектора скорости движения и умень45 шением ширины резонансной линии диапазон угловых отклонений сужается, но у величивается разрешающая .с пособность. ,Таким образом, предлагаемый наклономер дает возможность бесконтактно проводить

50 съем по казаний, имеет высокую чувствительность, позволяет раоотать в оптическими непрозрачных, взрывоопасных и химически активных средах. При использовании трех резонансных счетчиков имеется возможность wipeделясь не только величину, но и направление отклонения объектов. Такой накленомер может быть использован во многих областях тех ники, например при строительных работах для о пределения наклонов промышленных кон60 струкций, различных агрегатов, специальных объектов (угол крена судна, самолета) и т. д.

+1/р

Риг 1 о 2. 2

Составитель В. Соломатов

Техред Т. Ускова

Редактор В. Фельдман

Корректор В. Жолудева

Заказ 742/3 Изд. № 190 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 1К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 укреплены излучатель и демпфирующие элементы, и расположенныс под ма??т????ком»а равном расстоянии друг от друга и от источника излучения;приемники излучения, от,гичаюигийгся тем, что, с целью !повышения чувстВпте1Ь!?ост??, В ?!ез! В начес ГBc !!с1оч»!!ка изг? чсчlllя !?с.!ОГ?ьзоВан гамма-pсзоhатор, соВеpщающий колебания в ??аправлении прод!очьной оси маятника, а,в качестве приемников—

5 резонансные счетчики.