Наклономер

Союз Советских Социалистических Республикдетельства-Зависимое от авт. М. Кл. С 01,с 9/14 Заявлено 17.Н 1.1971 ( 1638068/18-10) вки-соедиогением Хоеитет по деламизобретений и открытийпрн Саеете МииистразСССР Прио,ритетОпубликовано 261.1973, БюллетеньДата опубликования описания 9.17.19 УДК 528 541 4(088 8) Авторы зобретения. Леонтье явител НАКЛОНОМЕ Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измврения углов наклонов различных элементов конструкций или объектов относительного горизонтального направления, например наклоны промьгшленных агрегатов или наклон судна (угол крена) и т. п.Известны маятниковые наклономеры, принцип работы которых основан на отклонении маятника под действием силы тяжести при изменении угла, наклона объекта относительно первоначального положения. Однако эти паклономвры имеют малую чувствительность.Предлагаемый наклономер отличается тем, что он основаи на использовании эффекта Мвссбауэра (ядерного гамма-резонанса).Метод ядерного гамма-резонанса обладает высокой чувствительностью при измерении скорости движения источника гамма-квантов относительно приемника иселективпостьюпри региспрации тамма-резонансного излучения. Высокая чувствительность гамма резонапспого метода измерения объясняется чрезвычайной узкостью линий испускания и поглощения, величина которых может меняться от долей микрона в секунду до десятков сантиметров в секунду, например от О,Г 5 лк/сек у Хп 1 т до 10 ся/сек у Ке". Это означает, что смещения источника излучения относительно приемника гамма-квантов со скоростью 0,15 ик/гек,прпводит к полному пропаданию величины эффекта гамма-резонанса. Пропадание величины эф,фекта ядерного гамма-резонанса характвризуется при использовании резонансных счетчиков уменьшением количества импульсов, регистрируемых приемником в единицу времени,На фиг. 1,показана кривая зависимости интенсивности излучспия от скорости движения 10 источника излучения относительно приемников гамма-квантов. Она имеет симметричный характер. При решении технических задач це.чесообразно работать на одном из склонов резонансной линии в точке с наибольшей 15 крутизной, Принято считать, что такая точкасоответствует полуширине резонансной линии (па уровне 0,5 от ширины резонансной линии).Принцип измерения угловых параметров 20 основан ца зависимости величины эффектаядерного гамма. резонанса от положения вектора скорости движения (колебания) источника излучения отпосптельно приемника гамма- квантов при условии, что величина вектора 25,скорости движения остается постоянной впроцессе измерения. В этом случае проекция вектора скорости движения ца направление источник-,приехсник излучения будет пропорциональна углу, образованному вектором ско рости движения и его проекцией.3На фиг. 2 показана основная конструкция гамма-резонансного наклономера, включающая резонансный источник гамма-квантов 1, жестко связанный с вибрирующим элементом 2 например пьезоэлектрическим кристаллом,Фцкоторый укреплен на маятнике д. Маятник подвешен в кардановом подвесе 4. Приемниками излучения являотся резонансные счет,чики 5 (1, 11, 111), установленные на некотором расстоянии от источника излучения и разнесенные на равные углы относительно пер,пендикуляра к поверхности источника излучения 1.Принцип работы гамма-резонансного наклономер а следующий.Источник излучения, выполненный в виде тонкой фольги и жестко связанный с пьезоэлектрическим преобразователем, колеблется с некоторой частотой. Проекция вектора скорости такого колебания на линию источник - каждый приемник излучения (см. фиг, 3) равна полуширине резонансной линии. При условии нулевого положения маятника (угол наклона основания устройства совпадает с горизонтальным направлением) сигналы на детекторах будут равны, так;как проекция вектора скорости на направление перьвого резонансного детектора и второго совпадают по величине, В случае, если вектор скорости колебания источника излучения изменяет свое первоначальное положение за счет отклонения маятника на упол Ла, то изменится соответственно проекция вектора скорости колебания в направлении каждого приемника излучения (см. ,фиг, 3). Для первого резонансного счетчика проекция увеличивается, для второго - уменьшается. Такое измененне проекции вектора скорости колебания пропорционально увеличению или уменьшению сигнала на детекторах в соответствии с выбранным режимом работы на резонансной линии (см.фиг.1).Для определения величины и направления отклонения маятника необходимо установить три резонансных счетчика, по фазе и величине ситналов с которых определяется направление и величина отклонения. Например, отклонение маятника с источником излучения в плоскости, перпендикулярной плоскости листа к нам или от нас, определяется по таким параметрам: в,первом случае сигналы на первом и втором детекторах равны и превышают уровень сигнала, соответствующий нулевому положению маятника наклономера. Сигнал на третьем детекторе меньше сигналапропорционального полуширине резонаноной линии, Во втором случае сигналы на первом и втором детекторах также равны, но они меньше сигнала, соответствующего нулевому положению маятника наклономера, Сигнал на третьем детекторе становится больше сигнала, пропорционального полуширине резонансной линии, так как проекция вектора скорости движения в направлении третьего детектора увеличивается соответственно. Другой относителный порядок изменения основных и разностных65 Предмет изобретенияНаклономер, содержащий маятник, установленный в кардановом подвесе, на котором 4сигалов (отсчет ведется от первоначального сигнала, пропорционального полуширине резонансной линии) показывает величину отклонения и другое направление отклонения маят ника наклономера.Структурная схема такого наклономера(см. фип, 4) содержит резонансные счетчики 6, блок предварительных усилителей 7, блок коммутации о, блок нормализаторов с после дующим усилением 9, интегрирующий блок 10,блок вычисления 11, генератор опорного напряжения 12 и выходной прибор 13.Сигналы с резонансных счетчиков , 11, 111с различной интенсивностью следования им пульсов усиливаются в каскадах предварительного усиления и поступают в коммутирующий блок 8. Последний последовательно подключает к измерительному тракту каждый детектор, где сигналы нормализуются по амп литуде и длительности, усиливаются и интегрируются соответственно в блоках 9 и 10.После усиления и нормализации сигналы подаются в вычислительный блок, куда поступают сигналы синхронизации из блока 8, по ко торым определяется номер детектора, подключенного к измерительному тракту в каждый момент времени. В вычислительном блоке сипналы с каждого детектора сравниваются с сигналами опорного напряжения генера тора 12, которые пропорциональны нулевомуположению маятника наклономера. По величине разностных сигналов и порядка их расположения определяется угол наклона и направление отклонения маятника наклономера. З 5 Принципиально предлагаемый наклономер,основанный на использовании эффекта Месс- бауэра, позволяет регистрировать угловые отклонения с высокой чувствительностью и точностью. Диапазон измерения угловых откло пений зависит от параметров резонансной линии используемого мессбауэровского изотопа и первоначальной величины вектора скорости движения источника излучения, Панчем, с увеличе 1 нием вектора скорости движения и умень шением ширины резонансной линии диапазонугловых отклонений сужается, но увеличивается разрешающая способность.,Таким образом, предлагаемый наклономердает возможность бесконтактно проводить 50 съем показаний, имеет высокую чувствительность, позволяет раоотать в оптическими непрозрачных, взрывоопасных и химическими активных средах. При использовании трех резонансных счетчиков имеется возможность опре делясь не только величину, но и направлениеотклонения объектов. Такой наклономер может быть использован во многих областях техники, например при строительных работах для определения наклонов промышленных кон струкций, различных агрегатов, специальныхобъектов (угол крейна судна, самолета) и т, д.Заказ 742/3 ЦНИИПИ Комите Изд.190по делам изобретений и Москва, Ж, Рауш Тираж 755 Подписное ткрытий при Совете Министров СССР я наб., д. 4/5 пографин, пр. Сапунова, 2 укреплены излучатель и демпфирующие элементы, и расположенныс под маятником 11 равном расстоянии друг от друга и от источника излучения;приемники излучения, от,гичаюигийся тем, что, с целью повышения чувстВптель 10 ст 1, Вез в начес Гвс 1 сточп 11 ка 1 злучсч 11 я 1 с;ОГьзОВан гамма-резонатор, совершающий колебания в направлении продОльной оси маятника, а,в качестве приемников - 5 резонансные счетчики,