Датчик угла наклона объекта в двух взаимно перпендикулярных плоскостях

Датчик угла наклона объекта в двух взаимно перпендикулярных плоскостях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

lO.Â.Суворов и И.Ф.Лебедев (72) Авторы изобретения (73 ) Заявитель (54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА В ДВУХ ВЗАИИНО

ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ ПЛОСКОСТЯХ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к приборам для измерения углов наклона сооружений или грунта при. воздейст вии возмущений, вызываемых взрывом или землетрясением.

Известно, что при землетрясениях и взрывных в грунте, последний и эаглубленные в нем сооружения приходят в движение, которое может происходить после взрыва в течение сравни10 тельно длительного промежутка времени. Одним из параметров этого движения является угол наклона грунта или сооружения относительно вертика15 ли.

По основному авт.св. й". 672486 известен датчик угла наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, содержащий основание с опорными стойками, чувствительный элемент в виде маятника на подвеске, выполненной на шарнирной крестовине, на взаимно перпендикулярных осях которой жестко эакреплены стрелки, несущие на своих концах ферромагнитные сердечники преобразователей перемещения, а их катушки индуктивности размещены не" посредственно на маятнике для измерв" ния угла наклона по одной компоненте и на опорных стойках шарнирной крестовины - для измерения угла наклона по другой компоненте. Парные стрел" ки имеют разную длину, благодаря чему, в сочетании с параметрами катушек индуктивности, .увеличивают диапазон линейности характеристик датчика, что обеспечивает требуемую точность во всем диапазоне измерений. В нерабочем состоянии маятник застопорен электромагнитным стопором.

Для обесйечения демпфирования нижняя часть маятника погружена в ванну с жидкостью. Перед измерениями датчики калибруют в лабораторных условиях, т.е. определяют чувствительность, диапазон измерений, линейность характеристик. В процессе калибровки маят3 9018 ник датчика отклоняют в одну и другую стороны на определенные углы в заданном интервале до максимально допу сти мого и сии мают при этом си гнал с преобразователей, По, полученным данным строят график зависимости величины сигнала от угла отклонения маятника. Перед измерениями корпус датчика скрепляют с объектом измерений при помощи цементного раствора.

После измерений запись сигнала с датчика сравнивают с калибровочным гра1 фиком и на основании этого судят о величине угла наклона объекта.

После измерений датчик снимают с сооружения и отправляют в лабораторию для проверки работоспособности и новой калибровки, так как после воздействия на датчик больших перегрузок {до 80 g) имеющихся при производстве взрывов, могут происходить нарушения трудоспособности прибора и измениться калибровочные характеристики. После калибровки в лаборатории датчик снова доставляют к объекту 5 измерений и скрепляют с ним, обращая при этом способе внимание на установку маятника без отклонения от вертикальной оси, т.е. в положение, при котором сигнал с преобразователей равен нулю (1j.

С учетом того, что мощные взрывы проводятся в полевых условиях, отдаленных от лабораторий на значительные расстояния, операции по калибровке

35 датчиков, подвергнутых сейсмическому воздействию, являются трудоемкими, требуют траты времени на их транспортировку в лабораторию и обратно и на установку, что создает неудобства и

40 усложняет эксплуатацию датчиков при многократном их использовании. Кроме того, при закреплении датчика на объекте возникают трудности и неудобства при установке его строго верти45 кально, т.е. так, чтобы преобразователи находились в нулевом положении.

Цель изобретения — упрощение эксплуатации при многократном использовании датчика.

Поставленная цель достигается тем, 50 что датчик дополнительно снабжен жесткой рамой, имеющей в нижней части сферическую опору для основания датчика, а в верхней части два стержня, расположенные под углом 90 и снабженные шарнирами и реэьбовыми концами, ввинченными в поворотные гайки, цапфы которых установлена в вил18 4 ках двуплечего рычага, связанного с верхним основанием корпуса датчика по вертикальной оси, причем в средней части рамы установлены под углом 90 два измерителя, перемещения.

При этом сферическая опора на реме позволяет производить наклон корпуса датчика относительно вертикали.

Стержни с шаровыми опорами обеспечи вают плавный наклон корпуса датчика на заданные углы в двух плоскостях, а измерители перемещения - контроль угла на клона корпуса от носи тел ьно вертикальной оси.

На фиг. 1 изображен датчик, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сверху1 на фиг. 4— узел 1 на фиг. 3, Датчик содержит маятник 1, подвешенный на шарнирной крестовине 2, которая осью, перпендикулярной к оси подвеса маятника, закреплена в подшипниках стоек 3. Стойки жестко закреплены на основании 4. На осях крестовины жестко закреплены парные стрелки 5, несущие на своих концах ферромагнитные сердечники 6, взаимодействующие с катушками 7 индуктивности преобразователей перемещения в электрический сигнал. Парные стрелки имеют разную длину.

В нерабочем положении маятник фиксирован стопором 8 с электромагнит ным приводом 9. Выводы от приводов катушек преобразователей и электромагнита заведены на штепсельный разъем 10, который кабелем соединяется с регистрирующей аппаратурой.

Датчик снабжен рамой, состоящей иэ трех вертикальных стоек 11 в виде швеллеров, соединенных в верхней и нижней части пластины 12. Две стойки расположены напротив друг друга, а третья под углом 90 к ним.

С внутренней стороны нижнего основания находится опора 13 со сферической поверхностью, с которой сопрягается втулка 14 с внутренней сферой, закрепленная на основании корпуса датчика.

В верхней части двух стоек установлены под углом 90 два винта 15, которые имеют в средней части шаровую поверхность 16, лежащую в соот. ветствующих втулках 17, закрепленных на стойках. Внутренние концы винтов ввернуты в поворотные гайки 18, цапфы которых находятся в отверстиях двуплечего рычага 19, сое18 дечника, что определит угол поворота относительно оси У.

Перед каждым поворотом измерением следует проверять калибровку датчиков. При этом-конструкция датчика поз. воляет проводить эту операцию непосредственно на месте измерений, не отправляя датчики в лабораторию и не снимая их с сооружения. Для калибровки отклоняют корпус датчика при помощи одного иэ винтов 15 от нулевого положения в одну и другую сторону от оси Х. При этом контролируют угол отклонения по индикатору 20 и регистрируют получаемый при этом сигнал с преобразователей. Затем отклоняют корпус датчика по оси У и также регистрируют получаемый сигнал. По полученным данным строят новый калибровочной график, с которым сравнивают сигнал, регистрируемый при следующем опыте.

Предлагаемый датчик обеспечивает улучшение условий его эксплуатации при многократном использовании, а также значительное сокращение времени на установку на сооружении и его калибровку.

Технические характеристики предлагаемого датчика: максимально измеряемые углы + 30 в двух взаимно * перпендикулярных плоскостях; точность измерений 20, устойчивость к перегрузкам до 80 g.

Формула изобретения

Датчик угла наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях по авт.св. У 672486, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения эксплуатации при многократном использовании датчика, он дополнительно снабжен жесткой рамой, имеющей в нижней части сферическую опору для основания датчика, а в верхней части два стержня, расположенные под углом 90 и снабженные шаровыми шарнирами и резьбовыми концами, ввинченными в поворотные гайки, цапфы которых установлены в вилках двуплече-го рычага, связанного с верхним основанием корпуса датчика по вертикальной оси, причем в средней части о рамы установлены под углом 90 два измерителя перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР. и 672486; кл. G 01 C 9/14,25.11.77.

5 9018 диненного с верхней частью корпуса датчика. Такое выполнение винтов и сочленений позволяет плавно отклонять корпус датчика в двух. плоскостях относительно вертикали на требуемые углы во всем диапазоне измеряеьех углов, при этом исключается возможность заклиниваний подвижных соединений и деформация деталей. 1О

Для контроля эа величиной откло- .нения корпуса на стойках установлены перпендикулярно друг другу два ин дикатора 20 часового типа, ножки которых упираются в корпус датчика. 1S

Зная плечо от точки поворота корпуса до ножки индикатора, легко определить величину перемещения корпуса датчика и угол его наклона. Для обеспечения демпфирования нижняя часть 20 маятника снабжена лопастями 2 1, которые помещены в ванну 22 с жидкостью.

С целью уменьшения момента трения подвеска маятника и крестовины выполнены на подшипниках качения повышен- И ной точности. Рама с датчиком закрепляется на сооружении цементным раствором. При этом непосредственно к объекту крепится только рама, поэтому в данном случае нет необходимости 3О следить эа ее строго вертикальной установкой. После отвердения раствора датчик выставляют в строго вертикальное положение при помощи винтов 15.

3S

При наклонах сооружения, а следова т ел ь но р а мы с корпу сом дат чи ка относительно вертикальной оси, на тот же угол наклонится и крестовина, а вместе с ней и жестко закрепленные щ на ее оси парные стрелки, несущие ферромагнитные сердечники.

Маятник 1, подвешенный на оси крестовины, будет сохранять свое .вертикаль ное положение, а следовательно, отно-43 сительное расположение сердечника 6 и катушек 7 индуктивности преобразователя перемещения в электрический сигнал изменится, что определит угол

-поворота массива грунта или объекта, относительно оси. Х.

При наклоне рамы с корпусом датчика в другой плоскости относительно оси У на тот же угол отклонится основание с опорными стойками 3, а парные стрелки, закрепленные на оси крестовины, будут оставаться в плоскости У, следовательно, изменится взаимное расположение катушек и:-сер901818 .

ВидА цг, фиг. 9

ВНИИПИ Заказ 12355/49. Тираж 613 Подписное

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