Электронный уровень

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 305065 ф

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Залвлвио 18,1075 (21) 2412405/18-10 (51)М КЛ с присоединением заявки йо

G 01 С 9/36

Государственный комитет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0281 Бюллетень ) (о б

Дата опубликования описания 150281 (53) УДК 528. 541 (088. 8) (72) Авторы и з обретен и я

Л.J1.3åéãìàí и А.В.Иванченко (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННЫИ УРОВЕНЬ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для установки поверхностей относительно плоскости горизонта, а также для прецизионного измерения малых углов.

Известны электронный уровни, содержащие пузырьковую ампулу, преобразователь смещения пузырька и измерительную схему(11,(21, и Dl

Общими недостатками этих устройств является малая точность измерения углов и то, что они могут производить измерение угла относительно плоскости горизонта в одном направлении, 15 что затрудняет их применение в тех случаях, когда необходимо знать полный вектор угла наклона объекта.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения 20 пространственного положения объекта

E4) °

Устройство содержит ампулу, четыре электрода, расположенные в плоском основании ампулы, электропроводящую 26 жидкость, выполняющую роль инерционной массы, например ртуть, четыре пластины, образующие совместно с жидкостью дифференциальный конденсатор.

Ампула с размещенными на ней элеме - 3() тами находится между полюсами магнита, Дифференциальные конденсаторы через двухканальный электронный блок связаны с электродами и двухкоординатным регистрирующим устройством.

При наклоне ампулы под действием силы тяжести жидкость начинает перемешаться, вызывая тем самым изменение емкостей дифференциальных конденсаторов. Сигнал, пропорциональный углу наклона ампулы, с дифференциальных конденсаторов поступает на электронный блок, на выходе которого создается напряжение, величина которого пропорциональна углу наклона ампулы, а полярность характеризует направление наклона.

С выхода электронного блока напряжение подается на соответствующую пару электрддов, Вследствие прохождения электрическбго тока через электропроводную жидкость, находящуюся в магнитном поле, на нее действу- ет сила, которая удерживает жидкость (инерционную массу) в исходном положении.

Недостатком описанного устройств@ является низкая точность измерения обусловленое тем, что при наклоне .устройства по отношению к плоскости

805065

Поставленная цель достигается тем, что н электронном уровне, содержащем ампулу с инерционной массой, размещен-.О ную между полюсами магнита, преобра зонатель и электронный блок, ампула выполнена вакуумиронанной и снабжена преобразователем силы в виде струны с закрепленной на ней инерционной массой, причем один конец струны связан с ампулой, другой - с преобразователем силы,электромагни выполнен с двумя парами полюсов, между которыми вакуумиронанная ампула расположена так, что струна проходит по оси симметрии 30 электромагнита, вход электронного блока подключен к преобразона.телюсилы, а выходы связаны с соответствующими обмотками полюсов электро магнита. 35

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — сечений

A-A на фиг. 1. устройство содержит электромагнит 1 с двумя парами полюсов с размещенными на них обмотками 2, сдвинутых относительно друг друга на 90

Между полюсами этого электромагнита размещена накуумированная ампула 3, в которой помещен преобразователь . 4 силы и струна 5 с. инерционной массой 6. Один конец струны закреплен к накуумированной ампуле 3, другой присоединен к преобразователю 4 силы. Струна связана с источником тока 7, а обмотки 2 электромагнита

1 попарно с генератором 8 и фазосдвигающей цепью 9. Одновременно генератор и фазовращатель соединены с соответствующими фазочувствительными выпрямителями 10 и 11. Другие входы фазочувствительных выпрямителей подключены к преобразователю, силы 4, а выходы к соответствующим обмоткам электромагнита 1. Генератор 8, фазосдвигающаясяцепь 9, фазочувствительные выпрямители 10 и 11 со связями между ними представляют собой электронный блок 12.

Устройство работает следующим образом.

50

d0 горизонта на малый угол на инерцион- ную массу, заполняющую ампулу, действует сила, которая при малых углах наклона соизмеримы с силами трения жидкости, н результате чего устройство не чувствует малые углы.

Кроме того, информация об угле наклона содержится н постоянной. состанляющей силы, действующей на инерционную массу, это приводит к тому, что при дальнейшем преобразовании 1О информации B электрснных блоках lIGcтоянного тока, дрейфы последних становятся принципиально не различимыми с полезным сигналом и входят как погрешность в результат измерения. цель изобретения — унеличение точ- 15 ности измерения.

Генератор 8 и фазосднигающая цепь

9 создают переменное напряжение частотой ии, сдвинутое относительно друг друга на 90 . Эти напряжения подаются на обмотки 2 электромагнита 1, нследствие чего между полюсами электромагнита образуется вращающееся магнитное поле с угловой скоростью 09. Протекающий ток по струне от источника тока 7 создает нокруг струны магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем электромагнита и заставляет струну синхронно с полем вращаться вокруг оси Π— О.„с частотой м. Инерционная масса 6, закрепленная на струне, двигается по окружности, и следовательно, на нее действует центробежная сила, натягивающая струну. Если ось О-О„ совпадает с вертикалью, то перпендикулярно оси вращения действует только центробежная сила, которая при любом положении инерционной массы одинаково натягивает струну. В результате чего сила, действующая вдоль указанной оси на преобразователь 4., постоянна. При наклоне оси на угол " перпендикулярно оси вращения действует не только центробежная сила, но и проекция силы тяжести груза. Это приводит к тому, что натяжение струны 5, а, следовательно, и сила, действующая на 4 преобразователь и зависят от углового положения инерционной массы 6, Эта сила преобразуется преобразователем в напряжение, амплитуда которого характеризует угол наклона у, а фаза по отношению к фазе генератора — направление наклона. В дальнейшем напряжение подается на фазочувстнительные выпрямители 10 и 11.На выходе фазочунстнительных выпрямителей вследствие того, что н качестве опорнЫх напряжений используются напряжения с генератора 8 и фазосдвигающей цепи 9, образуются напряжения, пропорциональные углу наклона оси О-О„ по отношению к двум ортогональным направлениям. Эти напряжения являются выходными напряжениями электронного блока. Одновременно эти напряжения подаются на соответствующие обмотки электромагнита, между полюсами которого вследствие этого образуется магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем струны так, что компенсирует силу, вызывающую появление переменного сигнала с преобразователя.

Электронный уровень позволяет уменьшить погрешность измерения. При работе устройства практически отсутствует трение инерционной массы. Вовторых, на преобразователь действует сила, большая, чем в известных устройствах и, следовательно, значительно уменьшается влияние преобразователя на погрешность устройства. Кроме

805065

Формула изобретения

12 того, информация о наклоне содержит.— ся в переменном напряжении, тем самым практически полностью исключается влияние дрейфов электронных блоков на погрешность.

Теоретическая оценка погрешности и предварительные эксперименты показывают, что абсолютная погрешность электронного уровня не превышает 0,1с.

Электронный уровень, содержащий ампулу с инерционной массой, размещенную между полюсами магнита, преобразователь и электронный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении малых углов, ампула выполнена вакуумированной и снабжена преобразователем силы в виде струны с закрепленной на ней инерционной массой, причем один конец струны связан с ампулой, другой — с преобразователем силы, электромагнит выполнен с двумя парами полюсов, между которыми вакуумированная ампула расположена так, что струна проходит ь; оси симметрии электромагнита, вход электронного блока подключен к преобразователю силы, а выходы связаны с соответствующими обмотками полюсов электромагнита, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 172061, кл. G 01 С 24/01, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

9 194335, кл. G 01 С, 9/06, 1965.

3;.Авторское свидетельство СССР

Р 442373, кл. G 01 С 9/06, 1972.

4. йвторское свидетельство СССР . по заявке Р 2141132/10, кл. G 01 С 9/36, 19/5 (прототиц).

805065

Составитель Л. Колюбакина

Техред Т. Маточка Корректор О.Билак

Редактор Н. Воловик

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10862/60 Тираж 653 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Электронный уровень Электронный уровень Электронный уровень Электронный уровень 

 

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

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

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.

Электронный уровень

Наверх