Измеритель угловых отклонений объектов

Измеритель угловых отклонений объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерителям углов наклона объектов и позволяет повысить точность измерения. Для этого фоторезисторы 3-6, нанесенные на внешнюю поверхность верхней стенки прозрачной пузырьковой ампулы, заполненной светопроницаемой жидкостью, имеют, форму полосок, изогнутых под прямым углом, при этом по осям симметрии ампульГна верхней стенке оставлены просветы в виде креста, к границам которых примыкают соо гветствующие стороны фоторезисторов. На боковую поверхность ампулы, вьтолненную в виде собирающей линзы, нанесен слой люминофора. Фоторезисторы 3-6 включены через переключатель в плечи измерительного моста. При смещении воздушного пузырька 2 освещенность фоторезисторов 3-6 становится различной, измерительный мост разбал ансируется, и на выходе дифференциального усилителя появляется напряжение , пропорциональное углу наклона, а знак - направлению наклона объекта с установленной на нем ампулой. Измеритель преобразует угльг наклона объектов относительно двух взаимно, перпендикулярных осей в электрический сигнал с повышенной точностью. 5 ил. С/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 С 9/36

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4154410/24-10, (22) 01.12,86 (46) 07.10,88. Бюл, В 37 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) С.А.Бутенков и С.А.Зубец ($3) 528.541.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 504086, кл. G 01 С 9/36, 1973 ° (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к измерителям углов наклона объектов и позволяет повысить точность измерения. Для этого фоторезисторы 3-6, нанесенныена внешнюю поверхность верхней стенки прозрачной пузырьковой ампулы, заполненной светопроницаемой жидкостью, имеют форму полосок, изогнутых под прямым углом, при этом по осям сим„„SU„„1428918 метрии ампульГ на верхней стенке оставлены просветы в виде креста, к границам которых примыкают соа гветствующие стороны фоторезисторов. На боковую поверхность ампулы, выполненную в виде собирающей линзы, нанесен слой люминофора. Фоторезисторы

3-6 включены через переключатель в плечи измерительного моста. При смещении воздушного пузырька 2 освещенность фоторезисторов 3-6 становится различной, измерительный мост разбалансируется, и на выходе дифференциального усилителя появляется напряжение, пропорциональное углу наклона, а знак — направлению наклона объекта

9 с установленной на нем ампулой. Измеритель преобразует угльг наклона объектов относительно двух взаимно перпендикулярных осей в электрический сигнал с повышенной точностью. 5 ил.

У

4 0®б

1428918

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для определения наклонов различных поверхностей, и может быть использо-, вано при монтаже крупных изделий машиностроения и строительных конструкций.

Целью изобретения является повышение точности измерения углов накло- 1ð на объектов.

На фиг.1 изображена ампула измерит ля, вид сверху; на фиг.2 — разрез

АА на фиг.1; на фиг.3 — электрическая схема измерителя; на фиг.4 - полс жение воздушного пузырька при измерении углов по оси У для известного (dnp справа от оси симметрии) и предлагаемого измерителей; на фиг.5график зависимости выходного напряжения измерителя от смещения воздушного пузырька при наклоне объекта.

Измеритель содержит прозрачную пузырьковую ампулу 1, имеющую форму, квадратного параллелепипеда, эапол- 25 ненную светопроницаемой жидкостью с оставлением воздушного пузырька 2, радиус которого несколько больше четверти стороны квадратного основания амттулы. Внутренняя поверхность верх- 3р ней стенки ампулы представляет собой часть сферы большого радиуса, вдоль которой движется пузырек 2 при накло не ампулы, закрепленной на объекте.

На веРхнюю квадратную стенку ампу- 35 лы нанесены с образованием иросветов по осям симметрии фоторезисторы 3-6.

На боковую поверхность ампулы, выпол . неиную в виде собирающей линзы, нанесен слой 7 люминофора постоянного действия, образованного добавлением в него радиоактивных веществ, излучение которых возбуждает люминофор.

При этом боковая поверхность ампулы за счет выпуклости внутрь играет 45 роль плосковыпуклой собирательной линзы с большим фокусным расстоянием, препятствующей попаданию светового потока люминофора на верхнюю стенку и нижнее основание ампулы (во избежание фоновой засветки).

Переключатель 8 служит для изменения порядка включения фотореэисторов в плечи измерительногб моста, образованного ими и балластными резисторами 9 и 10. В диагональ измеритель55 ного моста включен дифференциальный усилитель 11 постоянного тока с резистором 12 обратной связи, служащий для согласования выхода измерительного моста с индикатором или линией связи, Измеритель работает следующим образом.

При горизонтальном положении ампулы 1 воздушный пузырек 2 находится в центре верхней стенки и освещенные участки фоторезисторов 3-6 оказываются равными. В этом положении проводят балансировку измерительного моста в обоих положениях переключателя 8 с помощью балластных резисторов 9 и 10.

При произвольном наклоне амттулы о (показано пунктиром на фиг.1) освещенность и, соответственно, сопротивление фоторезисторов 3-6 изменяются, измерительный мост оказывается разбалансированным при обоих положениях переключателя 8.

Для измерения угла наклона вдоль оси ОХ переключатель 3 устанавливается в положение В (фиг ° 3) ° При этом в одно плечо измерительного моста включаются последовательно фоторезисторы

3 и 4, а в другое — 5 и 6. Для измерения угла наклона вдоль оси ОУ переключатель 8 устанавливается в положение В. При этом в одно плечо моста последовательно включаются фоторезисторы 3 и 6, а в другое — 4 и 5.

Поскольку из-за смещения воздушного пузырька 2 от центра ампулы 1 освещенность фоторезисторов 3-6 становится различной, измерительный мост разбалансируется и на выходе усилителя 11 появляется напряжение, величина которого пропорциональна углу наклона, а знак — направлению наклона объекта. Максимальное выходное напряжение усилителя может регулироваться подбором резистора 12.

Таким образом, измеритель преобразует углы наклона объектов относительно двух взаимно перпендикулярных осей в электрический сигнал для индикации или телеизмерения °

На фиг.4 изображено взаимное расположение фоторезисторов и воздушного пузырька в прототипе и предлагаемом устройстве. Выходное напряжение изме» рителя пропорционально разности освещенных площадей (S и S соответственно) фоторезисторов, которая, в с свою очередь, зависит от смещения д r центра пузырька от нуля соответствующей оси. Разность площадей ЬS = S< — Б, которая является функцией сме1428918 щения ьг и радиуса пузырька R, может лов наклона в пределах высокого класбыть определена с помощью интервала. са точности.

Формула изобретения

Риг.2 дг

dS — arcs in — + — Рг д гг

2 2 2

Зависимость gS (пг), как видно из формулы, является нелинейной.

На фиг.5 изображена зависимость

V ы„ (ьг) (линия 1) ° полученная для заданных на фиг.4 соотношений R и Ь г.

Расчет по формуле показывает, что при отклонении пузырька от центра более чем на 0,56r „, шкала измерителя становится нелинейной, причем погрешность достигает 17%.

Для линеаризации шкалы следует либо уменьшить максимальное значение

ar (т.е. уменыпить диапазон измеряемых углов), либо увеличить радиус пузырька R (с целью обеспечения выполнения условия .R >) b,r). Таким образом, для повышения точности измерений до

2,5-5Х следует увеличить сторону ос-, нования ампулы в 5-10 раз.

В предлагаемом устройстве укаэанная цель достигается изменением конструкции фоторезисторов (фиг.4). При этом диаметр воздушного пузырька стаЬ новится значительно больше ширины Ь фбторезистора и шкала измерителя линеаризуется во всем диапазоне измеря емых углов (фиг.5, линия 2). Уменьшая ширину Ъ фоторезистора и, соответственно, увеличивая коэффициент усиления дифференциального усилителя можно обеспечить погрешность измерения угТаким образом, предлагаемое уст5 ройство позволяет при сохранении основных преимуществ известного устройства (малые габариты и вес, надежность, малая потребляемая мощность) значительно повысить точность измерения угловых отклонений объектов.

° Измеритель угловых отклонений объектов, содержащий прозрачную ампулу в виде квадратного параллелепипеда, заполненную светопроницаемой жидкостью с воздушным пузырьком, боковые стенки которои выполнены в виде ппосковыпуклых короткофокусных линз со слоем люминофора на плоских внешних поверхностях, а верхняя стенка выполнена с внутренней вогнутой сферической поверхностью, и четыре фотореэис25 тора, нанесенные на поверхность верхней стенки ампулы с образованием крестообразного просвета одинаковой ширины вдоль осей симметрии ампулы, включенные через переключатель в плечи измерительного моста, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем каждый фоторезистор имеет форму изогнутой под прямым углом полоски, приле35 гающей соответствующими сторонами к границам крестообразнот4 просвета.

1428918

Составитель О.Полев

Техред М.Ходаншч КорректоР В.Бутяга

Редактор А.Шандор

Заказ 5112/36 Тираж б80 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4