Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали

Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски и

Социалистические

Респубиии.

<1!861941

{б! ) Дополиительяое к aim, casA-ву— (22) Заявлено 04.01. 80 (21). 2865622/18-10

G 01 С 9/18 с присоедиыеииеаа заявки М

Гееуйадстаанный немитет.

СССР ио делам иаабретеиий и открытий

{23) Приоритет—

Опубликовано 07.09.81 Бюллетень ле ЗЗ . (53) УДК 528. .541(088.8) Дата опубликования описания 09.09.81

{72) Авторы изобретения

Особ

Лени

{7!) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЯ

ОТ ВЕРТИКАЛИ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения угла отклонения

of вертикали в системах управ пения подвижных автоматических обь" ектов (наземных, летательных и под5 водных).

Известны устройства для измерения угла отклонения.от вертикали, основанные на принципе физического маятника, устанавливающегося при неподвижной точке опоры в нааравлении вертикали (1 ).

Недостатком известных устройств для измерения отклонения от верФиtS кали является малый диапазон измерения угла, что обусловливает их применение в основном в качестве индикаторов угла отклонения от вертикали с весьма узким диапазоном измерения - до нескольких угловых граду-. сов .

Ближайшим к предлагаемому являетеи ультразвуковой индикатор наклона, 2 который содержит корпус в виде ста- " кана, наполненного жидкостью, с встроенными в его дно двумя ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями с двумя системами электродов, возбуждаемыми от генератора электрических колебаний, и измери.тельного устройства, выполненного по дифференциальной схеме I 2 ), Измерительное устройство выделяет разность выходных сигналов ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, которая пропорциональна углу наклона корпуса преобразователя.

Недостатком такого устройства является малый диапазон измерения угла наклона, обусловливаемый непараллельност@ю плоскостей излучения пьезоэлектрических элементов уровню жидкости,.помещенной в наклоненный стакан. При этом имеются принципиальньте ограничения измерения угла данным способом, а именно, при наклоне стакана на угол+90 и более

861941 жидкость может вылиться из стакана, обнажив дно и делая невозможным про ведение измерений;

Целью изобретения является расширение диапазона измерения угла наклона до значения, близкого к 180, Эта цель достигается тем, что в . известном устройгтве для измерения угла отклонения от вертикали, содержащем корпус, частично заполнен- 10 ный жидкостью, генератор импульсов, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и измерительное устройство, включенное по дифференциальной схеме, корпус выполнен в 15 виде трубки, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью с воздушным пузырьком, а ультразвуковые пьезоэлек трийеские преобразователи установ- щ лены в торцах трубки и акустически изолированы от корпуса, причем полость трубки вместе с преобразователями полностью герметизирована.

Поскольку радиус изгиба трубки постоянен, положение пузырька однозначно определяет угол наклона корпуса; пби этом время прохождения ультразвуковой волны до воздушного пузырька пропорционально углу наклона корпуса.

Общий вид устройства в разрезе схематично представлен на чертеже.

Устройство содержит корпус в виде трубки 1, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью 2 с воздушным пузырьком 3. В торцах трубки установлены ультразвуковые пьезоэлектрические пре".образователи 4 и 5, акустически изолированные от корпуса демпфирующим ,:материалом б с большим декрементом затухания ультразвуковых колебаний.

Демпфирующий материал б, кроме того, герметиэирует торцы трубки вместе с преобразователями 4 и 5, не давая жидкости испаряться и выливаться.

Излучатели ультразвуковых преоб.— разователей 4 и 5 подключены к генератору 7 электрических импульсов, а выходы приемников преобразователей N

4 и 5 — к измерительному устройству

8, включенному по дифференциальной схеме и выдающему сигнал, пропорциональный углу наклона.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 7 вырабатывает короткие электрические импульсы, которые поочередно поступают на излучатели пьезоэлектрических ультразвуковых преобразователей 4 и 5, излучающие в жидкость 2 акустические импульсы.

Ультразвуковые акустические импульсы распространяются в жидкости, заполняющей кольцевую трубку, с определенной скоростью. Достигнув воздушного пузырька 3, часть энергии импульса отражается от границы раздела сред и поступает обратно на преобразователи 4 и 5 ° Отраженные импульсы улавливаются приемниками преобразователей, преобразуются в электрические сигналы, которые затем поступают в измеритетельное устройство 8.

Измерительное устройство, выпо. ненное по дифференциальной схеме, выделяет временные интервалы, пропорциональные расстоянию между краями газового пузырька и торцами трубки.

Выходным сигналом измерительного устройства 8 является разность временных интервалов, полученных в результате поочередного лоцирования газового пузырька импульсами преобразователей 4 или 5, которая пропорциональная углу наклона корпуса 1.

Этим обеспечивается исключение влияния изменения скорости распространения.ультразвуковых колебаний в жидкости, заполняющей трубку

Поочередный запуск излучателей преобразователей 4 и 5 необходим для того, чтобы исключить влияние ультразвуковых импульсов, излучаемых и принимаемых правым 4 и левым5 преобразователями, друг на друга.

Если воздушный пузырек целиком заполняет сечение трубки l возможен одновременный запуск излучателей правого и левого преобразователей, что упрощает схему измерительного устройства 8, Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали имеет более широкий диапазон измерения угла по сравнению с известными аналогичными устройствами. В отличйе от прототипа, который позволяет измерять отклонение от вертикали только в пределах нескольких угловых градусов, данный прибор имеет значительно более широкий диапазон измерения, достигающий +150-170, при сохранении высокой точности и линейности измерения.

861941

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 6526/33

Тираж 642 Подписное

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

Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали, содержащий корпус, частично заполненный жидкостью, генератор импульсов, ультразвуковые

::ьезоэлектрические преобразователи и измерительное устройство, включенное по дифференциальной схеме, отличающийся тем, что, 10 с целью расширения диапазона измерения угла, корпус выполнен в виде трубки, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью с воздушным пузырьком, а ульт- 15, развуковые пьезоэлектрические преобразователи установлены в торцах трубки и акустически изолированы от корпуса демпфирующим материалом, причем полость трубки вместе с преобразователями полностью герметизирована.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Селезнев В.А. Навигационные устройства, М., "Машиностроение", 1974, с. 152-156, 2. Авторское свидетельство СССР

М 551515, кл. G 01 F 23/28, 06.01.76 (прототип).