Устройство для определения пространственного угла наклона объекта

Заоа 01 С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН РС КОМУ ТЕЛЬСТВУ(71) .и хими нефти ский инститиэбекова.8)е свидетельств1 С 9/06, 23.0 СССР77 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ербайджа им. И,А(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПРОСТРАНСТВЕННОГО УГЛА НАКЛОНАОБЪЕКТА по авт.св, 9 666421, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения линейности выходной характеристики и чувствительности, оноснабжено ферритовым кольцом, соединенным с кольцом.нз меди, служащимгрузом маятника, и равным ему повнешнему .диаметру, причем кольцоиз меди обращено к торцу катушкииндуктивности измерительного автогенератора.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для определенияпространственного угла наклона объекта.По основному авт.св. М 666421 5известно устройство для определенияпространственного угла наклонаобъекта, содержащее чувствительныйэлемент в виде маятника, индуктивный преобразователь, подключенныйк измерительному автогенератору исхему измерений. Кроме того, устройство снабжено медными кольцами икомпенсационным автогенератором,причем одно медное кольцо закрепленона грузе маятника и имеет внешний диаметр, близкий по величинек среднему диаметру сердечника на.кладной катушки индуктивности измерительного автогенератора , а второемедное кольцо установлено напротивторца катушки индуктивности компенсационного автогенератора с возможностью регулирования торцового зазора между ними.При нулевом значении угла наклонаоси маятника, кольца маятника и катушки совпадают. Поэтому привносимыев катушку индуктивности сопротивления максимальны; Воздействие медного кольца на катушку индуктивности ЗОпроисходит за счет обратного воздействия вихревых токов, наводимых вмедном кольце энергией высокочастотного электромагнитного поля катушкииндуктивности измерительногоавтогенератора. Нулевое значение выходного сигчала устройства достигаетсярегулированием величины воздушногозазора между кольцом и катушкой индуктивности автогенератора. Чувствительность устройства регулируетсяподстройкой частоты измерительногоавтогенератора (,1).Основным недостатком известного устройства является высокая погреш ность от нелинейности характеристики за счет малой чувствительности в начальном участке измерения (до 3)Целью изобретения является умень-, шение нелинейности выходной характеристики и увеличение чувствительности без усложнения схемы и конструкции преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения пространственного угла наклона объекта снабжено ферритовым кольцом, соединенным с кольцом из меди, служащим грузом маятника, и равным ему по внешнему диаметру, причем кольцо из 1 чеди обращено к торцу катушки 60 индуктивности измерительного автогенератора.Экспериментальным путем определены оптимальные размеры чувствительного элемента (медного и ферритово го колец) и параметры катушки индуктивности. Так, с целью увеличения чувствительности, т.е. для концентрирования и усиления первичного электромагнитного поля катушки индуктивности, во всем диапазоне измерения, установлено, что отношение толщин ферритового и медного кольца должно быть не менее 1,5. При этом нелинейность выходной характеристики во всем диапазоне измерения, обусловленная влиянием краевого эффекта, получается минимальной тогда, когда наружные диаметры этих колец равны. Для увеличения линейности выходной характеристики, особенно в начальном участках, эти диаметры приняты близкими к среднему диаметру броневого сердечника катушки индуктивности.На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 выходная характеристика устройства,Устройство состоит из подвешенного на нити 1 маятника (груза) 2, закрепленного на торце груза чувствительного элемента, состоящего из ферритового 3 и медного 4 колец, катушки 5 индуктивности на броневом ферритовом сердечнике, измерительного автогенератора 6, опорного авто- генератора 7, смесителя 8 и активного Фильтра 9 нижних частот.Устройство работает следукщим об-. разом.При нулевом значении угла наклона оси маятника 2, чувствительного элемента 3 и катушки 5 совпадают. Поэтому привносимые в катушку индуктивности сопротивления (взаимная индуктивность между катушкой и чувствительньм элементом) максимальны. При этом воздействие чувствительного элемента на катушку индуктивности происходит за счет вторичного магнитного. поля вихревых токов, наводимых в медном кольце энергией высокочастотного электромагнитного поля катушки индуктивности, концентрированного за счет ферритового кольца. Электромагнитное поле вихревых токов в свою очередь возбуждает в катушке ЭДС такого направления, чтооно воспринимается как увеличение активного и уменьшение реактивного сопротивления этой катушки. Увеличение реактивной составляющей привносимого в катушку сопротивления, что в конечном итоге влияет на .увствительность устройства, происходит в основном за счет ферритового кольца, которое уменьшает магнитное сопротивление цепи основного потока и способствует усилению вторичного электромагнитного поля, т,е. увеличению привносимого реактивного сопротивления и, следовательно, чувствительности устройства, Поэтому катушка 5 обладает минималь-.1068707 Составитель Л,КолюбакинаТехред И,Метелева . Корректор И.Эрдейи эарен едакто Заказ 11444/33 Тираж 591 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская нПодписноеСР д.4 Филиал ППП Патейт, г. Ужгород, ул. Проектная,ной индуктивностью, а автогенераторб - максимальной частотой, Частотатока генерации компенсационного автогенератора 7 больше частоты измерительного автогенератора б на величи-.ну нулевойф частоты устройства.Поэтому разность частот автогенератора 6 и 7 полученная в результатесложения и детектирования выходныхсигналов автогенераторов и выделеннаяфильтром 9 нижних частот, соответствует нулю устройства.1 При наклонении корпуса датчика в любой плоскости центр чувствительного элемента, (медного и ферритового кольца) смещается относительно ентра катушки индуктивности, уменьается индуктивная связьмежду чувствительным элементом и катушкой, что приводит к соответствующему уменьшению привносимого реактивного сопро О тивления и увеличению индуктивности катушки. 5, т.е. уменьшению частоты автогенератора б. А это в свою очередь приводит к соответствующему увеличению выходной частоты устройства.Для уменьшения температурной погрешности, автогенераторы б и 7 построены одинаковыми. Напротив торца катушки индуктивности компенсационного автогенератора расположено одинаковое с чувствительным элементом измерительного автогенератора кольцо с возможностью регулирования торцово-го зазора между ними.ИзготоВлен макет и проведены исследования устройства с пределами измерения от 0 до бо и от 0 до 12 О.В результате лабораторных испытаний устройства установлено, что верхний предел допускаемой основной погрешности не превышает 1,5.Технический эффект от использования устройства обусловлен повышением точности, воэможностью создания вы" сокоточных устройств для определения углов наклона и отклонения без ус ложнения схемы монтажа и конструкции с облегченными условиями настройки и регулирования.