Устройство для измерения угла наклона

Устройство для измерения угла наклона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА, содержащее полый шар, частично заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, каждый электрод снабжен сегментным вьфезом, вьтолненным в центральной части электрода, причем площадь вы- ,реза равна суммарной площади остав;шейся части электрода. Veatvt (jf Фи1 i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

09) (11) А

4(51) G 01 С 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ \

°

° ° фиР !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3632848/24-10 (22) 06.05.83

: (46) 30.01.85. Бюл. ¹ 4. (72) Г.А.Дейнега, В.Г.Никонов и А.Н.Никитин (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструк торского и технологического института источников тока в г.Севастополе (53) 528.541(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 558152, кл. G 01 С 9/36,,04.06.75.

2. Авторское свидетельство СССР № 452749, кл. G 01 С 9/36, 21.08.72 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГ.

ЛА НАКЛОНА, содержащее полый шар, частично заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, каждый электрод снабжен сегментным вырезом, выполненным в центральной части электрода, причем площадь выреза равна суммарной площади оставшейся части электрода.

1137 (2) (6) (7«

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения величины и направления углов наклона объектов.

Известно устройство для измерения углов наклона, содержащее два симметричных датчика сферического вида с парами. электродов в каждом, смачиваемых электропроводной жидкостью (1) .

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон измеряемых углов, а также, большая погрешность измерения при больших углах наклона. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения углов наклона объектов, содержащее полый шар, до поло" 20 вины заполненный электропроводной жидкостью, четыре сегментных шаро- . вых электрода, погруженных до полови" ны в жицкость и включенных в электрическую цепь измерительной системы/2) . 25

Недостатком данного устройства яв1 ляется большая погрешность измере ния при углах наклона 30-60

О

Цель изобретения - повышение точ нОсти измерения угла наклона ь я()

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения угла наклона, содержащем полый шар,частич но заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, каждый электрод снабжен сегментным вырезом, выполненным в центральной части электрода, причем площадь выреза равна суммар40 ной площади оставшейся части электрода.

На фиг. 1 приведена схема устрой-{ ства, вид сверху на фиг. 2 — вид датчика, на фиг. 3 -.принцип работы датчика.

Устройство содержит попый шар 1 с электродами 2-5, имеющими сегментные вырезы 6-9. Шар 1 заполнен час- тично электропроводной жидкостью

10. Электроды 2-5 включены в электры: ческую цепь измерительного блока, включающего регистрирующее устройство 11 и генератор опорных синуса" 55 идальных сигналов 12 ° Электроды 2-5 выполнены s виде шаровых сегментов и имеют сегментный вырез 6-9, пло298 2 щадь которого равна площади электрода, составленной из двух сегментных полос

Устройство работает следующим образом.

При горизонтальном положении устройства площади сегментов, смачиваемые электролитом, раьяы между собой, поэтому сигнал, снимаемый с выхода регистрирующего устройства 11, равен нулю. При изменении угла поворота на ф и угла наклона íà gC происходит изменение смачиваемой электролитом площади сегмента (фиг. 3) . Для упрощения изложения отсчет углов приI нят от оси А А, образуемой точками пересечения кривой АВ В, являющейся линией уровня жидкос ги при горизонтальном положении датчика, и кривой

АВ В, являющейся границей жидкости после наклона на (и о6 ., Из прямоугольных сферических тре(I 1 угольников АВВ и АЗ В изменение площади 45 равно

4 5 = BABB — 5 АВ „В о

Здесь В В1 = 90 и А 4

94881 R (А+В+В -«) А8,8 " (A+B«+В

1 где Й. — радиус сферы.

Подставив (2) в (1), получаем

i6 -R2 (в -в,), (3)

В и В находим из решения сфери-!

ыеских прямоугольных треугольников.. со В оозЪ sin A . co% 8, ° сов Ь gin A " (4)

Ф

« ° У где 1| иЪ, - катеты, лежащие против углов В и В«соответственно

Ъ =p +

« ((5)

Ъ *Ч- —

« 2

rye p - Угол Раскрыва части сегмента.

Принимая во внимание (5) и (4), находим

I .1 .

5 a«c cow cos(q + ф «

1 ((Ь

Q anc cos )cos P,-- ) 5м сС

a5 R р ссое со р,+ }+na р

-areeostcos(q,- ъл«)) 1137

Изменение площади Ьбэ сегмента, состоящего из двух частей, равно сумме приращений площадей каждой части и *Й (arccoe(coe(P < 51дК ->rcco> с05 р

0rcto9 CO+PZ — 5 Pg

Г ( (8)

В выражении (8) са, (, и Я вЂ” теку-, 10 щие переменные, а величины и (ф + (pEf ) — постоянные °

Оптимальный угол раскрыва 5 сег-! мента и величина сегментного выреза с z

=Ц + g — P выбираются методом .

298 4 итераций из условия минимальной погрешности измерений величины и направления углов наклона.

При изменении углов поворота до

50 и диапазоне углов наклона до 60 о методом итераций установлены следующие параметры сегментов: угол раскрыо ва P = 80, угол сегментного выреза

Ц = 40, при этом площадь электроо да равна площади сегментного выреза.

Абсолютная погрешность устройства в указанных пределах изменения углов наклона и поворота 1, 1, для о базового объекта (прототипа) она составляет 12,6 о

1137298

Составитель С.Чекалин

Редактор К.Волощук Техред, А.Ач Корректор Г.Решетник

Заказ 10509/28 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4