Фотоэлектрическое устройство для определения углов наклона объектов

 

лат;....

f (",:„«Я

79 (i» 4500

Союз. Советскик.Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 09.01.73 (21) 1874003/18-10 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 15.11.74. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 03.04.75 (51) М. Кл. G Olc 9/36

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 528.541(088.8) (72) Автор изобретения

А. В. Спивак (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области приборостроения и, в частности, к фотоэлектрическим устройствам, обеспечивающим телеметрические измерения углов наклона в любом направлении горизонтальной плоскости, а также автоматическую стабилизацию объектов в пр остр анстве относительно р а внодействую щей сил тяжести.

Известны фотоэлектрические устройства для определения углов наклона объектов, содержащие чувствительный элемент — поплавок с плоским зеркалом на поверхности демпфирующей жидкости, заключенной в сосуд, а также фотоэлектрическую систему со светоделительной четырехгранной призмой — пирамидой с подсвечиваемой усеченной вершиной, установленной над сосудом против зеркала.

Однако известные устройства характеризуются сложностью обеспечения несмачивающейся отражающей поверхности зеркала, т, е. совместного подбора соответствующей демпфирующей жидкости и защитного покрытия зеркала. Наличие даже незначительных капель на его поверхности приводит к перераспределению световой энергии в плоскости светоприемников, т. е. к смещению «нуля» и, следовательно, к снижению достоверности информации об угле наклона уровня. Кроме того, известные устройства имеют сравнительно большие габариты в направлении его оси.

Цель изобретения — повышение достоверности выдаваемой информации и уменьшение габаритов фотоэлектрических устройств, обеспечивающих измерение полного вектора угла наклона в точках, где они устанавливаются.

Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве чувствительный элемент и четырехгранная светоделительная призма погружены в жидкость, заключенную в герметичный сосуд, выполненный из прозрачного материала.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемого устройства, содержащего прозрачный, например стеклянный, герметичный цилиндрической формы сосуд 1 с днищем 2 и крышкой 3, заполненный демпфирующей прозрачной для световых лучей кидкостью 4; погруженные в жидкость чувствительный элемент — плоское зеркало 5, удерживаемое в плавучем состоянии посредством поплавка 6, шарнирно соединенного с днищем сосуда прН помоши торсиона также четырехгранная светоделительная призма-пирамида 8 с отражающими боковыми гранями 9 и подсвечиваемой фаской 10, образованной плоскостью усечения вершины, параллельной основанию пирамиды, сое450079

Составитель Л. Колюбакина

Редактор С. Хейфиц Техред Т. Миронова Корректор А. Степанова

Заказ 742/13 Изд. ¹ 1137 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 диненному с крышкой сосуда; закрепленную над прозрачной крышкой сосуда осветительную систему из источника света 11, например светодиода, установленного в фокусе эллиптического отражателя 12, второй фокус которого совмещен с фаской светоделительной призмы; светоприемники 13, размещенные симметрично против боковых граней светоделительной призмы и включенные попарно в каждой из ее плоскостей главного сечения, по мостовой дифференциальной схеме 14.

Работа предложенного уровня состоит в следующем.

Световой поток от источника света 11 формируется отражателем 12 через фаску 10 призмы 8 в направлении зеркала 5. Отражаясь от зеркала, далее лучи через боковые грани 9 призмы, жидкость 4 и цилиндрические поверхности сосуда трансформируются на чувствительные поверхности светоприемников 13. При отсутствии наклона уровня все светоприемники воспринимают одинаковые световые потоки, и на выходе мостовых схем

14 не возникают сигналы рассогласования.

При наклоне уровня между осью призмы-пирамиды 8 и нормалью к зеркалу 5, отражающая поверхность которого под действием сил, подчиняющихся закону Архимеда, сохраняет свое первоначальное горизонтальное положение, нарушится коллинеарность на величину, пропорциональную углу наклона. В результате этого в плоскости светоприемников 13 произойдет перераспределение световой энергии.

На выходе мостовых схем возникнут сигналы рассогласования, пропорциональные углам наклона нормали к зеркалу в каждой из двух взаимно перпендикулярных плоскостей главного сечения призмы-пирамиды. При этом полярность сигнала соответствует направлению наклона уровня. Очевидно, что оба сигнала рассогласования, переданные с мостовых схем в вычислительное устройство, однозначно определяют суммарный вектор направленности наклона уровня в горизонтальной плоскости.

Предмет изобретения

Фотоэлектрическое устройство для определения углов наклона объектов, содержащее чувствительный элемент в виде плоского зеркала, укрепленного на поплавке, помещенном в сосуд с демпфирующей жидкостью, четырехгранную светоделительную призму с зеркальными боковыми гранями и с усеченной вершиной, обращенной к зеркалу, источник света, расположенный со стороны основания призмы-пирамиды, и фотоэлектрические приемники, установленные против боковых зеркальных граней пирамиды и включенные по мостовой дифференциальной схеме, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, в нем чувствительный элемент и четырехгранная светоделительная призма погружены в жидкость, заключенную в герметичный сосуд, выполненный из прозрачного материала,