Преобразователь углов наклона объекта (его варианты)

Преобразователь углов наклона объекта (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ASTOPCNOhhÕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапиетиииееиих

Республик

<и> 994914 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (5l)N. Кл. (22) 3 15. 01. 81 (21) 3237080/18-10 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

G 01 С 9/06

Гваударетееаал квинтет

СССР

Опубликовано 07.02.83 Бюллетень № 5 (53) УДК 528.5М . (088.8) де делам лзебретевкк к втерытий

Дата опубликования описания 07 02.83

Г

1 . Н.п.Даников, Т.С.Даникова, В.Е.Луценко и Д„Тр вщ ин.

* - М1

* 1» 3 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВ НАКЛОНА ОБЪЕКТА (ЕГО,ВДРИАНтЫ) 1 .Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для измерения наклона объектов относи.5 тельно горизонта.

Известны контактные преобразователи углов наклона, позволяющие проводить скаларные измерения изменения углов наклона объекта относительно що горизонта. Чувствительным элементом

s этом преобразователе является шар, перемещающийся внутри полусферы и замыкающий при этом контактные пластинки, расположенные на полусфере P 3. >s

Недостатком таких преобразователей является низкие чувствительность и надежность измерений.

Известен пространственный сигна- 2о лизатор угла наклона, содержащий маятниковый чувствительный элемент в виде металлического шара, рассеивающего электромагнитную энергию и умень2 шающего коэффициент взаимоиндукции между контурной катушкой и катушкой обратной связи, включанных в цепь автогенератора.

Недостатком данного преобразователя является низкая его чувствитель-. ность и точность измерения. Это объяс,няется тем, что маятниковый чувстви-. тельный элемент перемещается в резко различающихся по своей однородности и интенсивности электромагнитных полях.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения измерения углов наклона объекта, в котором маятник из ферромагнитного материала размещен внутри обмотки катушки индуктивного преобразователя, включенной в цепь измерительного автогенератора (2 1

Недостатком преобразователя является невозможность измерений с его помощью .скалярных изменений углов наклона объекта относительно горизонта °

3 994914

В преобразователе углов наклона

35 объекта по второму варианту, содержащем корпус, маятник в виде металлического цилиндра, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастотного измерительного автогенератора, в котором одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осевая направляющая катушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а середина одной из тор50 цовых поверхностей цилиндрического маятника прикреплена к нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом расстояние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до нижней части боковой поверхности цилиндра определяется максимально измеряемым углом на45

Целью изобретения является высокоточное измерение скалярного изменения углов наклона объекта относительно горизонта, Указанная цель достигается тем, что в преобразователе углов наклона объекта по первому варианту, содержащем корпус, маятник в виде металлического шара, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индук- 10 тивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастотного измерительного автогенератора, одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осевая направляющая катушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а маятник подвешен на нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцевой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее расстояние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до поверхности шара определяется максимально измеряемым углом наклона, причем центр шара совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности, а осевая длина катушки индуктивности связана с диаметром шара соотношением

2 Ошклона, причем середины осевых длин цилиндра и катушки индуктивности совпадают друг с другом, а осевая длина катушки индуктивности связана с осевой длиной цилиндра соотношением

E„). 2

На фиг.1 изображена принципиальная схема конструкции преобразователя с шаровым маятником, вид сбоку; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3 изображена принципиальная схема конструкции преобразователя с цилиндрическим маятником, вид сбоку; на фиг.4то же, вид сверху; на фиг.5 изображена блок-схема электронного измерительного преобразователя, в цепь которого включены предлагаемые преобразователи углов наклона; на фиг.б даны математические соотношения, описывающие взаимодействие шарового маятника с электромагнитным полем катушки индуктивности.

Преобразователь (фиг.1 и 2 ) содержит основание корпуса 1, в котором укреплена одна из торцовых сторон каркаса 2 цилиндрической катушки индуктивности 3 так, что осевая направляющая Х-X катушки индуктивности 3 перпендикулярна поверхности основания корпуса 1 преобразователя. Маятник 4 в виде металлического шара подвешен на нити 5, другой конев которой укреплен в центре Р второй торцовой стороны каркаса 2 катушки индуктивности 3 на опорной пластине 6, расположенной на каркасе 2 катушки индуктивности 3.

Расстояние cl от внутренней поверхносо ти каркаса 2 катушки индуктивности 3 до поверхности шара 4 определяется максимально измеряемым углом наклона.

Центр О шара 4 совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности 3. Осевая длина f катушки индуктивности 3 связана с диаметром О,„ шара 4 соотношением fy, ), 2 Ош.

Преобразователь (фиг.3 и 4) содержит основание корпуса 1, в котором укреплена одна из торцовых сторон, каркаса 2 цилиндрической катушки индуктивности 3 так, что осевая направляющая Х-Х катушки индуктивности 3 перпендикулярна поверхности основания корпуса 1 преобразователя. Маятник 7 в виде металлического цилиндра подвешен на нити 5, другой конец которой укреплен в центре P второй торцовой стороны каркаса 2 катушки индуктивности 3 на опорной пластине 6., 994914 б

Формула изобретения

5 расположенной на каркасе 2 катушки индуктивности 3.

Катушка индуктивности 3 включена в задающий колебательный контур управляемого высокочастотного автогенератора 8, являющегося составной частью электронного измерительного преобразователя (фиг.5). Опорный автогенератор 9 и управляемый автогенератор 8 через схему 10 смешения-час- 10 тот, фильтр 11 нижних частот и усилитель-формирователь 12 подключены к . частотомеру 13.

Преобразователь углов наклона (1 и 2) работает следующим образом 15 (принцип работы обоих преобразователей одинаков).

В горизонтальном положении преобразователя (угол наклона Ч„ =0) центр 0 шара 4 совпадает с серединой 20 осевой длины катушки индуктивности 3.

При этом выходная частота У.1 управляемого высокочастотного автогенератора

8 равна выходной частоте fz опорного автогенератора 9. Вычитая эти частоты 25 в блок-схеме (фиг.5), получаем на индикаторе частотомера 13 нулевое значение частоты, соответствующее горизонтальному положению преобразователя углов наклона (переходя от сферичес- 50 кой системы координат к цилиндрической, можно получить выражения для цилиндрического маятника).

При наклоне объекта в любую из сторон относительно горизонта происходит уменьшение импеданса катушки индуктивности, определяемое в соответствии с выражением(фиг.б). При этом происходит увеличение выходной частоты f управляемого автогенера- 40

1 тора 8. Вычитая частоты f u f автогенераторов 8 и 9, получаем на индикаторе частотомера 13 частоты, сооТ вествующие определенному углу наклона объекта относительно горизонта. 45

Экспериментальные исследования подтвердили возможность измерения скалярных изменений углов наклона.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого преобразователя углов наклона заключается в простоте конструктивного исполнения

55 преобразователя, высокой точности и чувствительности проводимых с его помощью измерений скалярных изменений углов наклона объектов.

1. Преобразователь углов наклона объекта, содержащий корпус, маятник в виде металлического шара, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена . в цепь высокочастотного измерительного автогенератора, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью высокоточного измерения скалярного изменения углов наклона объекта относительно горизонта,. в нем одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осевая направляющая катушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а маятник подвешен на нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее расстояние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до поверхности шара определяется максимально измеряемым углом наклона, причем центр шара совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности, а осевая длина катушки индуктивности не менее двух диаметров шара.

2. Преобразователь углов наклона объекта, содержащий корпус, маятник в виде металлического цилиндра, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный. в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастотного измерительного автогенератора, отличающийся тем, что, с целью высокоточного измерения скалярного изменения углов наклона объекта относительно горизонта, в нем одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осевая направляющая ка" тушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а середина одной из торцовых поверхностей цилиндрического маятника прикреплена к нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее расстояние от внутренней поверхности

7 994914 8 каркаса катушки индуктивности до ниж- Источники иншормации, ней части боковой поверхности цилинд- принятые во внимание при экспертизе ра определяется максимально измеряемым углом наклона, причем середины 1. Авторское. свидетельство СССР осевых длин цилиндра и катушки индук- 5 Ю 221329, кл. G 01 С 9/12, 01.02.71. тивности совпадают друг с другом, а- . 2., Авторское свидетельство СССР осевая длина катушки индуктивности N 5б3866, кл. С 01 С 9/12, 02.05 73 не менее двух осевых длин цилиндра, (прототип).

994914

Составитель В.Дроздов

Редактор Н.Пушненкова Техред М. Надь Корректор И.Шароши

Заказ 625/25 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4