Устройство для измерения угла отклонения от вертикали

Устройство для измерения угла отклонения от вертикали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социапистическик

Республик ()964443 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву g 838337 (22) Заявлено28.12. 79 (21) 2859204/18-10 (54 ) М. Кл.

6 01 С 9/06 с присоединением заявки Ле

Кооударстеаииый комитет (23) Приоритет

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень Ме 37

Дата опубликования описания 09 .10 .82 по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 528.541 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.А, Павленко, Г.С. Алексеев и О.Г. („ ерова,, 19 алтей.оо 13

Московский ордена Трудового Красного Зна ени горный институт БИИ!@ОТЕКА (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ОТКЛОНЕНИЯ OT ВЕРТИКАЛИ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения углов отклонения объектов от вертикали.

По основному авт. св. N 838337 известно устройство для измерения угла

5 отклонения от вертикали, которое содержит корпус, маятник, состоящий иэ штанги, выполненный в виде биморфноt-o пьеэокерамического кристалла и груза, струны, усилители возбуждения колебаний струн и блок сравнения 1 .

Недостатком известного устройства является его чувствительность к вибрационному ускорению. Это объясняется тем, что при вибрационных ускорениях на груз маятника начинает действовать инерционная сила, что приводит к возникновению дополнительной погрешности датчика, так как биморфный пьеэокерамический кристалл отрабатывает силы, возникающие как при отклонении датчика на угол d„ от вертикали, так и при воздействии вибрацион2 ного ускорения. Это равносильно потере чувствительности датчика при измерении угла отклонения от вертикали и, следовательно, уменьшению точности этих измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, маятник со штангой, выполненный в ви- де биморфного пьеэокерамического крис" талла, на одном конце которого закреплен груз, а другой конец жестко соединен с корпусом датчика, усилители возбуждения колебаний струн,выходы которых соединены с входами блока сравнения, выход которого соединен с биморфным пьеэокерамическим кристаллом, снабжено последовательно соединенными фильтром высоких частот и дополнительным усилителем, причем вход указанного фильтра соединен с выходом блока сравнения и с одним из внешних электродов биморфного

3 96444 пьезокерамического кристалла, второй электрод которого. соединен с выходом дополнительного усилителя..

На чертеже показана принципиальная схема устройства.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1, маятник, состоящий из штанги, выполненной в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2 с закрепленным на одном его конце грузом, второй конец кристалла 2 жестко связан с корпусом 1. На грузе 3 маятника закреплены струны 4 и 5, вторые концы которых закреплены на корпусе

1. Выходы, усилителей 6 и 7 возбуждения колебаний струн соединены с входами блока 8 сравнения, выход которого соединен с внешним электродом

9 биморфного пьезокерамического кристалла 2 и с входом фильтра 10 высоких частот, вход которого через усилитель 11 соединен с внешним электродом 12 биморфного пьезокерамического кристалла 2.

Устройство работает следующим образом.

При отклонении корпуса 1 от вертикали на угол с возникает сила, равная нормальной составляющей силы тяжести F = Ps nd., где Р - сила тяжести груза 3 маятника, пытающаяся из гнуть штангу, выполненную в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2. При этом собственные частоты струн 4 и 5 начинают изменяться,, соответственно изменяются частоты сиг35 налов с усилителей б и 7. На выходе блока 8 сравнения появляется напряжение. Выходной сигнал с блока 8 сравнения не проходит через Фильтр 10 высоких частот с полосой пропускания

Ы > 0,1 Гц, а поступает сразу на внешний электрод 9 биморфного пьезокерамического кристалла 2. Под действием напряжения биморфный пьезокерамический кристалл 2 воздействует на груз

3, компенсируя силу, возникающую при отклонении корпуса 1 устройства от вертикали.

Таким образом, при компенсации нормальной к оси кристалла составляю- 5О щей силы тяжести F в работе задействован только один внешний электрод 9 .

При этом сигнал с блока 8 сравнения, поступающий на внешний электрод 9, является аналогом угла и служит выходным сигналом.

При возникновении вибрационного ускорения а на груз 3 действует инер3 4 ционная сила Г = ma пытающаяся изогнуть штангу маятника, выполненную в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2, в направлении, противоположном ускорению а. Собственные частоты струн 4 и 5 изменяются и на выходе блока 8 сравнения появляется напряжение. Сигнал с выхода блока 8 сравнения через фильтр 10 высоких частот и усилитель 11 с коэффициентом усиления К поступает на внешний электрод 12 биморфного пьезокерамического кристалла 2.. Под действием напряжения биморфный пьезокерамический кристалл

2 воздействует на груз 3 и компенсирует инерционную силу Fg.

На внешний электрод 9 биморфного пьезокерамического кристалла 2 с выхода блока 8 сравнения поступает напряжение в К раз меньше по сравнению с напряжением на внешнем электроде 12 биморфного пьезокерамического кристалла 2, поэтому в компенсации инерционной силы F> принимает участие .только внешний электрод 12. При, этом сигнал с усилителя 11, поступающий на электрод 12, компенсирует поггрешность, возникающую под действием вибрационного ускорения й.

Таким образом, при одновременном отклонении устройства от вертикали на угол с и воздействии вибрационного ускорения биморфный пьезокерамический кристалл 2 компенсирует нормальную составляющую силы тяжести Г„ посредством воздействия сигнала, поступающего только на внешний электрод 9, и инерционную силу F< посредством сигнала, поступающего только на внешний электрод 12.

Предлагаемое устройство для измерения угла отклонения от вертикали отличается от известного тем, что сигнал, являющийся аналогом угла отклонения от вертикали, поступающий на один из внешних электродов и вызывающий компенсацию нормальной составляющей силы тяжести, не содержит в себе погрешности, связанной с возникновением вибрационного ускорения, так как она компенсируется вторым внеш-ним электродом биморфного пьезокерамического кристалла. Это обстоятельство позволяет также использовать весь диапазон измерения управляющего сигнала для измерения только угла отклонения от вертикали.

Устройство для измерения угла отклонения от вертикали с комйенсацией

5 964443 6 погрешностей, возникающих при вибра- 11 838337, о т л и ч а ю щ е е с я ции, может быть использовано для конт- тем, что, с целью повышения точности роля положения рабочих органов горных измерений, оно снабжено последовательмашин, а также в системах управления но соединенными фильтром высоких час. технологическими процессами. Повыше- тот и дополнительным усилителем, приние надежности и точности устройства чем вход указанного фильтра соединен и возможность его использования, как с выходом блока сравнения и с одним в системах контроля, так и управления из внешних электродов биморфного пьепозволит получить экономический эффект зокерамического кристалла, второй в размере 10 тыс. руб. в год на один 0 электрод которого соединен с выходом роторный экскаватор ЭРП-2500. дополнительного усилителя.

Формула изобретения Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Устройство для измерения угла от- 1. Авторское свидетельство СССР, клоненйя от вертикали по авт. св. 1> У 838337 кл. G Ol С 9/06, 23.10 ° 79.

Составитель Л. Колюбакина

Редактор Т. Лопатина Техред C.ÈèÃÓHîâà Корректор И. Аемчик

Заказ 7611/19 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035 ..Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4