Жидкостной фотоэлектрический преобразователь угла наклона объекта

Патент 711355

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

) . k .: ы;й

О П -(." А Н=И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Северина

Сеир алнетнческим

Распублнк

«»711355

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 010278 (21) 2574985/18-10 (5))М. КЛ.

G 01 С 9/20

G 01 С 9/06 с гтрисоединением заявки Йо

Государственный комнтет

СССР по дмам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 25.0180. Бюллетень NP 3

Дата опубликования описания 250180 (53) УДК 528.541 (088. 8) (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИЯ В.И. Саркисов, С.С. Анисимова н B.Ô. Андрейченко (71) Заявитель (54) ЖИДКОСТНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения отклонения каких-либо элементов от горизонтального или вертикального положения.

Известны различные жидкостные фотоэлектрческие уровни и устройства для определения углов наклона объектов, содержащие ампулы с жидкостью и помещенный в нее инородный элемент (l)г (2), (3), (4) и(5). Однако все они либо имеют нелинейный выход, либо их диапазон измерения черезвы- !5 чайно мал.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату является датчик угла наклона, содержащий ампулу с вязкой жидкостью, помещенный 20 в нее поплавок с зеркалом, источник и приемник излучения (6).

Этот преобразователь угла наклона также имеет относительно небольшой диапазон измерения углов наклона 25 объектов, после чего выходной сигнал становится нелинейным.

Целью изобретения является увеличение диапазона углов наклона объекта. 30

Указанная цель достигается тем, что в известный преобразователь угла наклона дополнительно введены цилиндрическая линза, установленная соосно с цилиндрической ампулой, измерительная шкала, нанесенная На поплавок и индикаторная шкала, установленная по окружности над цилиндрической линзой, концентрично с ней, и связанная с Фотоприемником волоконно-оптическим блоком.

Кроме того, индикаторная и измерительная шкалы выполнены в виде растров с направлением штрихов, не перпендикулярным направлению растров, которое параллельно оси вращения цилиндрической линзы, при этом индикаторный растр нанесен на цилиндрическую поверхность, соосную с цилиндрической линзой, а в качестве фотоприемника использован позиционно-чувствительный фотоэлемент, соединенный с индикаторным растром волоконно-оптическим блоком так, что каждому точечному выходному торцу блока, связанному с позиционно- чувствительным фотоэлементом, соответствует линейный входной торец этого блока, связанный с индикаторным растром.

711355

На чертех<е схематически показано предлагаемое устройство, содер><ащее и:.эзра:ну;з:: и;" .: . ..:, ":. .е скую ампулу 1 с»<идкостыа 2 „- в которой плавает поплавок 3, освещаемый снизу источником света 4. По оси вращения ампулы 1

4, установлена цилиндрическая линза 5, которая проектирует измерительную шкалу 6, нанесенную на поплавок 3, на индикаторную шкалу 7, установленную по окружности над цилиндрической линзой 5 концентрично c ней. Измерительная шкала б выполнена в виде растра с углом A >м <еж <ду направлени-. ем растра и направлением его линий.

Индикаторная: шкала также выполнена в виде растра на цилиндрической поверхности, соосной с цилиндрической линзой. Угол между направлением индикаторного растра 7 и направлением его линий есть 9 т.е. линий растра нанесены по винтовой линии.

Устройство содержит ° также позиционно- .увствительный фотоприемник 8, связанный с индикаторной шкалойрастром 7 волоконно-оптическим блоком 9 так, что каждому точечному выходному торцу его, установленному против фотопр;емника (см.чертеж) со ответствует линейный выходной торец этого блока, связанный с индикаторным растром 7 (эти торцы идут по

Окружностям и показаны на части pa< T" ..()

l и: н«т :.ро.«i! .. (1= чертеже показаны так><е изОбраженкя измерительной Liêéлы-растра в горизонтальном положении устройства (позиция 10) и в положении отклоненном от горизонтального на угол d. (ïoçèöèÿ 11).

Устройство работает следующим образом.

8 исхОднОм пОлО><ении jicrpoAcTBB когда его условная ось Х совпадает с направлением прямой, лежащей в плос.3(j кости местного горизонта, цили ндрическая линза 5 проектирует измерительную шкалу-растр б, освещенную ис4, T BK VT0 изображение 10 попадает на середину 45 (относительно вертикальной оси Х) индикаторной шкалы-растра 7. Оба растра по былине равны длине позиционно-чувствительного элемента 8 и направлены параллельно оси вращения Я цилиндрической линзы 5. Линии растров образуют с этим направлением углы 4Р» и (р, причем угол А линий измерительного растра б выбирается таким, чтобы наклон линий в у его изображении, образованном ци=> линдрической лин" îé 5 на индикаторном растре 7, был примерно равен наклону линий этого растра 7 .. Шаги растров 6 и 7 выбраны так, чтобы. между изображением измерительного растра б и индикаторным растром 7 образовалось нониусное сопряжение.

При наклоне датчика относительно оси вращения цилиндрической линзы 5 на угол ><- ?????????????????????? 10 ????????????????????=" з ного растра 6 смещается перпендикулярно направлению индикаторного растра 7. Из-эа наличия углов Ч> и наклона растров нониусная картина сопряжения изменится: минимум освещенности, например, будет бежать в процессе наклона датчика по инди- каторному растру 7 вдоль изображения измерительного растра 6 и смещаться с ним в поперечном направлении на угол « . С помощью волоконно-опти ческого блока 7 поперечное движение исключается и на позиционно-чувствительный элемент передается продольное изменение картины нониусного сопряжения. Поскольку растры 6 и 7 являются регулярными, то известными методами по изменению картины на фоточувствительной поверхности фотоприемника 8 легко определяется угол наклона < устройства.

В описанном устройстве должны быть приняты меры, исключающие произвольное смещение поплавка 2 в каком-либо направлении (например, особой формой его поверхностей касающихся цилиндрической ампулы 1, осреднением результатов измерений и т.д.), а также исключающие ненужную засветку фотоприемника 8.

Таким образом, ясно, что диапазон измерения углов наклона определяется лишь угловым соотношением между частью цилиндрической ампулы 1, занятой жидкостью 2, и размером индикаторного растра 7. Отклонение оси Х устройства от горизонтального положения может достигать десятков градусов.

Точность работы, как следует из описания, никак не связана с диапазоном измерения углов отклонения и зависит лишь от параметров растров б и 7.

Для оценки точности измерения можно привести такие цифры: если шаг перпендикулярного растра 7 равен

О, 2 мм (грубый растр), угол Ч< = 45, шаг комбинационного сопряжения,- равный длине индикаторного растра, равен 50 мм, точность регистрации выбранной фазы комбинационной картины сопряжения фотоприемником составляет 0,5 мм, то при отстоянии измерительного растра 6 поплавка 3 оТ центральной оси цилиндрической линзы

5 на величину 25 мм точность измерения угла отклонения устройства составит 16 во всем рабочем диапазоне.

Формула изобретения

1. Кидкостной фотоэлектрический преобразователь угла наклона объекта, содержащий ампулу С жидкость-э... =смещенный в нее поплавок, источник освещения и фотонриемник, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения рабочего диапазона, в него введены цилиндрическая линза,. Установлен711355

Составитель Л. Колюбакина

Редактор .Л. Бибер Техред М.Келемеш Корректор В.Бутяга

Заказ 8995/26 Тираж 801 Подпи сное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Рараская наб. д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.,Проектная,4 ная соосно c:цилиндрической ампулой, измерительная шкала, нанесенная на поплавок, н индикаторная шкала, установленная по окружности над цилиндрической линзой, концентрично с ней, и связанная с фотоприемником волоконно-оптическим блоком, 2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что индикаторная и нам рительная шкалы выполнены в вице растров с направлением о штрихов, не перпендикулярным направлению растров, которое параллельно оси вращения цилиндрической линзы, при этом индикаторный растр нанесен на цилиндрическую поверхность, соосную с цилиндрической линзой, а в качестве фотоприемника использован позиционно-чувствительный фотоэлемент, соединенный с измерительным растром волоконно-оптическим блоком так, что каждому точечному выходному торцу блока, связанному с позиционно-чувствительным фотоэлементом, соответствует линейный входной торец этого блока, связанный с индикаторным растром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 309240, кл. G 01 С 9/36, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 438870, кл. G 01 С 9/24, 1972 °

3. Авторское свидетельство СССР

Р 450079, кл. G 01 С 9/36, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР

М 398819, кл. G 01 С 9/02, 1972.

5. Авторское свидетельство СССР

9 474679, кл. С 01 С 9/02, 1973. б. Авторское свидетельство СССР

Р 558151, кл. G 01 С 9/20, 1976 (прототип) .