Устройство для измерения углов наклона

Устройство для измерения углов наклона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области астрономо-геодезии для измерения углов наклона . Сущность изобретения: при наклоне камеры 1 луч от коллиматора 2, отражаясь от ртутного горизонта 6 и зеркала 3, попадает в точку Рп на экране 4, по отношению точки от нулевой точки Рп определяют угол наклона камеры 1. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

- ° . Ы.тк p3 р-Н

":ун

К ДВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4806458/10 (22)) 05.02.90 (46} 07,02.93. Бюл. ¹ 5 (71l Кубанский саянскохозяистаанныи институт (72} Ю.Г.Соколов (56} Авторское свидетельство СССР

¹ 220088229911, кл. G 01 С 9/02, 1989.

„„. Ж„„1793222 Al

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА (57) Изобретение относится к области астрономо-геодезии для измерения углов наклона. Сущность изобретения: при наклоне камеры 1 луч от коллиматора 2, отражаясь от ртутного горизонта 6 и зеркала 3, попадает в точку Рп на экране 4, по отношению точки от нулевой точки Рп определяют угол наклона камеры 1, 4 ил.

1793222

15

40

55 — 2cntg/3

1=1,3,5,...

Или приближенно

D =-2c n (-), Р

Изобретение относится к уровням, применяемым как самостоятельные приборы и как принадле>кности тех или иных маркшейдерских и астрономогеодезических инструментов.

Действие известных уровней основано на том, что пузырек воздуха или какого-либо газа, заключенный в сосуд, наполненный жидкостью, при установлении равновесия занимает наивысшее положение, Основными частями таких уровней являются: стеклянная закрытая с обоих концов трубка (ампула), внутренняя поверхность которой вышлифована бочкообразно так, что ее продольное сечение является дугой окружности большого радиуса, и металлическая оправа. Ампула такого цилиндрического уровня наполняется серным эфиром. Пузырек уровня образуется из паров эфира.

Недостатками известных уровней являются: большая инерционность пузырька: фиксированная для данного уровня цена деления; узкий диапазон работы. Возможность измерения углов наклона в одном выбранном направлении; сложность технологии изготовления точных и высокоточных уровней. Последний недостаток относится, главным образом, к операции шлифовки ампулы.

Известны также устройства для контроля прямолинейности поверхностей и для измерения угла поворота изделия,, включающие автоколлиматор, зеркальный умножитель и отсчетные приспособления.

Ближайшим по техническому решению и достигаемому результату является устройство для измерения углов поворота изделия.

Устройство для измерения угла поворота содержит автоколлиматор, зеркальный умножитель, одно из зеркал которого выполнено поворотным, другое — неподвижным, При этом поворотное зеркало установлено на поворотной опоре, снабженной отсчетным устройством.

Недостатком указанного устройства являются: возможность измерения углов наклона в одном выбранном направлении; фиксированный коэффициент зеркального умножителя (т.е. постоянная цена деления уровня), Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение фун-кциональныхх возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения углов наклона, содержащем камеру, коллиматор, зеркальный умножитель выполненный из зеркала и ртутного горизонта, и отсчетное устройство, последнее выполнено из матового стекла и установлено с возможностью перемещения вдоль зеркала, Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что по сравнению с известными эа счет особого выполнения отсчетного устройства возможно изменение коэффициента зеркального умножителя, что обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышает точность измерений.

По данным патентной и технической литературы не обнаружейа заявленная совокупность признаков, что позволяет судить о существенйости заявленных признаков.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства продольный разрез; на фиг,2 — то же, вид в плане; на фиг.2 — схема хода лучей в камере при отсутствии и при наличии угла наклона а, Устройство (фиг.1) состоит из камеры 1, внутри которой в верхней ее части расположены: коллиматор 2, установленный под углом Р; зеркало 3; экран (шкала) 4, изготовленный из матового стекла и установленный с возможностью перемещения вдоль зеркала 3, подсветка 5, обеспечивающая видимость шкалы за счет распространения света в стекле экрана, Дно камеры 1 покрыто слоем ртути, создающим ртутный горизонт 6. Для предохранения от паров ртути предусмотрено защитное стек (о 7, Устройство работает следующим образом, При отсутствии угла наклона (а =О) луч от коллиматора 2 (точка В, фиг,3) и ройдет путь, показанный пунктирной линией, и придет в точку Р, на экране 4. Вследствие наклона камеры 1 на угол а луч, вышедший из точки В и отразившись и раз от ртутного горизонта б и зеркала 3, пройдет путь, показанный сплошной линией (фиг,3) и попадет в точку Рл на экране 4, Наблюдатель в оку1 ляр коллиматора 2 в перекрестии сетки нитей увидит штрих, удаленный от точки Рл (нулевого штриха) на расстояние D=P„P„, соответствующее углу наклона камеры 1 на угол а, При условии малости угла аэто расстояние D на экране будет

D= (2с-а(ь-(а-с)а)} f x (=1

1793222

Ь вЂ” б 3 dg (a) р

2 с д / 2 с дг Р

-1

Здесь b — длина камеры, с — расстояние от зеркала до ртутного горизонта НН, а—

l высота наполнения ртути в камере, и — число ! отражений, р — радиан.

Величина угла зависит от диаметра обьектива коллиматора и рассчитывается из ус1 ловия ухода луча после первого отражения от ртутного горизонта за оправу обьектива (фиг.4). Из фиг.4 видно, что

sin P = — - () + 1 . (3)

Если принять с=80 мм и д = 16 мм, пол" учим P= 5 41, По формулам (2) и (3) можно подобрать параметры устройства для получения нуж ных диапазона работы и точности измерения углов наклона.

Проанализируем потери света в предлагаемой оптической системе, Как известно(Н.П.Кузнецов, И.Ю.Васюинский, X.K,ßìáàåâ. Геодезическое инст1 рументоведение, М.: Недра, 1984, с.75), общий коэффициент светопропу кания оп гической системы, характеризующий поте1 ри света при отражении и поглощении с учетом зеркал, имеет вид(для предлагаемой системы) ! и+1 и-1

t = (1 — AT) X Rp; X RaepK (4) где y,, — коэффициент поглощения света стеклом толщиной I, Врт — коэффициент отражения поверхностью ртути, Rsepx коэффициент отражения зеркаha, 8 современных сортах оптического стекла непрозрачные частицы вызывают потерю света 1% на 1 см хода луча, следовательно, коэффициент прозрачности О= 0,99, . тогда y„= 1-0,99, I

Коэффициенты отражения ртути и зеркала (серебра) зависят от длины волны и угла радения. Из исследований установлено, что длина волны А = 0,555 мкм (ангстрем) соответствует максимальной чувствительности человеческого глаза. Для угла падения, близкого к нулю и данной длины волны

Ярт=0,72, Рзерк=0,96.

Свет поглощается еще и защитным

5 стеклом, герметизирующим ртуть, и стеклом зеркала. Примем толщину этих стекол — 1 мм.

С учетом изложенного подсчитаем общий коэффициент све:ог;ропускания уст10 ройства, например для n=5. Имеем т=0,99 х0,72 х0,96 =0,341 (34,1%), Для оптических геодезич ских инструментов т = 40% счи,ается приемлемым.

Длине волны А = 540 мкм соответствует

15 зеленый цз т, г= 590 мкм — желтый, Таким образом для подсветки экрана . можно испол. зоьать лампы накаливания, натриевую л;мпу (г = 589 мкм) или свето20 фильтр зеленого цвета:

Заявленное техни еское решение за счет отличительных особенностей обеспечивает точность измерений за счет отличитель ых особенностей обеспечивает

25 точность измерений и изменение диапазона габот, что иллюстрируется примером расчета параметров.

Примем n=7, tg P =0,0995 (P =-5Π— 6 )=

Ь вЂ” d

30 Тогда = nag p = 0,6965= 0,7.

2с

Если принять с--80 мм, то b— - d=112 мм, Пусть d=f=40 мм, тогда b=152 мм.

Подсчитаем цену деления шкалы, Пусть

D=1 мм, тогда

35 О э о1 206265 — 26и 3 лгс 160 x49 то есть 1 мм шкалы экрана будет соответствовать угол наклона 26 . Диапазон работы

ll устройства (для измерения положительных углов наклона) будет от 0 до %nax=

=26 х40=17,5.

Таким образом, меняя число отражений (путем перемещения экрана изменяется длина отражательной поверхности зеркала) можно менять цену деления, а, следовательно, и диапазон работы устройства, Расчет экономической эффективности не представляется возможным так как эффект выражается в качественных показателях, 1793222

Составитель Ю.Соколов .Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Редактор С.Кулакова

Заказ 494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, глосква, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для измерения углов наклона. содержащее камеру, коллиматор, зеркальный умножитель, содержащий два зеркала, отсчетный механизм, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, одно иэ зеркал зеркального умножителя выполнено в виде ртутного горизонта, а отсчетный механизм выполнен из ма ового секла, установленного на зеркале умножителя с возможностью перемещения вдоль него,