Устройство для определения угла наклона объекта

Союз Советекик Социалистических Реслублик. с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР оо делам изобретений н открытийДата опубликования описания 3009,60(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТАИзобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения угла отклонения объекта от плоскости горизонта.Известен наклономер, содержащий поплавковую камеру, соединенную с маятником, который посредством плос-. кой пружины соединен с корпусом, и отсветное устройство, состоящее из стрелки на маятнике и шкалы на корпусе ЦК недостаткам такого устройства следует отнести недостаточную разрешающую способность, визуальный съем результатов измерений, зависимость показаний от температуры.Известно устройство для опреде-, ления угла наклона, содержащее 2 р подвешенную в корпусе на торсионной пружине ампулу, заполненную жид" костью с воздушным пузырьком, оправа которой связана с электромагнитной системой, и дифференциальный конденсатор, электрически соединенный с электронным устройством управ,ления электромагнитной системой 21.При наклоне корпуса происходит перемещение пузырька, вызывающее изменение емкости конденсатора,которое преобразуется электроннымустройством в напряжение, подаваемое на электромагнитную системуи измерительный прибор. Электромагнитная система возвращает ампулу висходное положение, а развиваемый еюмомент уравновешивается упругиммоментом торсионной пружины, По величине напряжения, подаваемого наэлектромагнитную систему, судят обугле наклона,К недостаткам такого устройстваследует отнести следующее:низкая эксплуатационная надежность, так как на торсион действуютсилы инерции, обусловленные массойампулы и перегрузками, приводящиек изменению его жесткости,недостаточная точность и разрешающая способность из-за наличияявления гистерезиса торсионной пружины. Разрешающая способность выходного устройства ограничена размера"ми пузырька, диэлектрической проницаемостью электролита и расстояниеммежду обкладками, На точность оказывает влияние явление старенияторсиона,В.П.Доронин, А.С.Неаполитанский, С.П.Марущак,А.П.Потапов, В.И.Мамонкин и Ю.А.Казымов767516 -чдйапазон измерений углов ограни- К недостаткаматкам такого устройства слести недостаточную точность.ен величиной взаийногб перемещения . дует отнестиротора относительно статора электро- Целью изобо ретения является повышемагнитной системы приведения. ние точности т йустро ства.Известны также наклономерй, маятни- Это достигается тем чтоковые массы кото ыхгается тем, что поплавкореэе в а а ча ир ныполнены в ниде вая камеоа выполнена многосе кционно йжидкостью 3р у р , ст чно заполненныес частичным заполнением жд йка о секциитяжелой жидкости (1 г/см) . ТолщинаБлижайшим к изобретению по техни- слоя жидкости бвы ирается из условияческой .сущности и достигаемомуре- обеспечения ли йине ности в желаемомерениуглов, при этомзультату является наклономер", ныпол- диапазоне измере йдолжна быть такой, чтобыненный по схеме интегрирующего аксе-, толщина слоя л блерометра 41. Устройство содержит на пределе диапазона измерений былоподвижную поплавконую камеру (попла- Полное покрытие н йе нижне поверхностивок), центр масс которого смещен отно- каждой из секций попла йсительно оси вращения, Поплавок с по-, На чертеже показана функциональ"= мощью цапф подвешен в корпусе. прост ная схема устройства.ранство между поплавком и корпусом эа- . Устройство содержит поплавковуюполнено жидкостью, плотность которой камеру 1, внутренняя полость которойподбирается равной средней плотности состоит из и герметичных секций 2," йбййавка. На поплавке размещены датчик каждая секция частично заполненаугла, преобразующий угловое перемеще- Щ тяжелой жидкостью 3. Поплавковаяние поплавка в электрическое напряже- камера 1 с помочью цапф 4 подвешенание, и датчик момента, который ис- в камневых опорах 5 корпуса б. Пропользуется как исполнительный элемент странство между поплавком и корпуцепи обратной снязи. Величина тока сом заполнено жидкостью 7 котораяв обмотке датчика момейта является 25 обеспечивает гидростатическую размерой углового отклонения поплавка. грузку опоР 5 и создает совместноДля поддержания, постоянства темпера-с внутренней поверхностью корпусатуры жидкости и поплавка предусмотре и наРУжной поверхностью поплавкено автоматическое термостатирование. 1 демпфирующий момент. Корпусдля компенсации Расширения поддерживаю- устройства термостатирован систещей жидкости;при изменении температуры мой 8. На корпусе жестко закреплены30от рабочей до температуры,при которой датчик 9 угла и датчик 10 момента.прибор хранится, предусмотрен сильфон. сигнальные обмотки датчика 9 угласоединены последовательно с цельюУстройство работает следующим об- компенсации родиальных перемеще йнипрплавка. Устройство содержитПри наклоне корпуса на угол о сйльфон 11относительно оси поднеса поплавка Работает устройство следующимпроисходит поворот поплавка вместе с образом."корпусом эа счет вязкого трения поплав- При наклоне корпуса б на угол" ка и .корпуса о жидкость. При этом ноэО относительно плоскости гориэонникает вращающий момент Я , -стремящий- та поплавок 1 тоже наклоняется нася вернуть поплавок в"прежнее "положе- угол о (относительного перемещенияние (нижняя маятниконость), величина поплавка и корпуса нет из-за вяэ-.которого определяется выражением кого трения поплавка и корпуса о,М = п 1 1 51 по 45 жидкость), При этом под действиемсил гравитации жидкость 3 секцийгде а - приведенная масс,12 перемещается в сторону накло на- расстояние от оси вращения поплавка до тех пор, пока ее поверхдо центра приведенной массы, ность не станет параллельна плосПод действиЬм момента М поплавок повокости горизонта. При этом жидкостьрачивается относительно оси подвеса создает вращающий момент относив сторойу уменьшения угла Ы , при тельно оси подвеса поплавка, Велиэтом в сигнальной обмотке датчика угла чина этого момента М для каждойвозникает сигнал, которйй усйлйвается из секций 2, имеющих вид прямоугольусилителем обратной связи и приклады- ного параллелепипеда с размерамивается к датчику момента. Датчик момент 1-длина, б-ширина, Ь-высота, опрета возвращает поплавок в такое поло- делится по формулежение, при котором нет относительного р Е р ЯЬ"рассогласования между статором и рото- М=- Ь - фа-д -ф) (г/см),2 9 4 10ром датчика угла (нулевое положение), где ( " плотность жидкости 3 (г/см)при этом датчик момента развивает мо Под действием момечта М поплаво 1мент по модулю равный моменту М, но . 1 отклоняется относительно корпусанаправленный встреЧно"моменту М. Ве н сторону увеличения угла оличина угла отклонения от плоскости при этом снимается напряжение с дагорйзонта оценивается пб величине ка 9 угла. Этб напряжение усилинатока датчика момента. 65 ся электронным управляющим блокомлираж 801 ственного обретенийЖ, Рауш а и тета ССкрытий судамква д. 4 илиал ЧПП "Па ул. проектная,го 12 и подается на обмотку статора датчика 10 момента. Ток, протекающий по обмотке статора датчика 10 момента, создает момент М возвращающий поплавковую камеру 1 в исходное положение. Величина тока, который нужно пропускать по обмотке статора датчика 10 момента, чтобы уравновесить величину момента М за счет перетекания жидкости 3 при отклонении устройства от плоскости горизонта на угол М ,является выходным сигналом и Фиксируется измерительным прибором 13.Устройство имеет точность измере- ний порядка 0,01.Формула изобретения 15 УстройствО для определения угланаклона объекта, содержащее корпус,полностью заполненный жидкостью,поплавковую камеру, обладающую маятниковостью, подвешенную в корпусе на опорах, датчик угла и датчик мо-" мента, подключенные к управляющему"блоку, .измерительный прибор, систему . - термостатирования и сильФон, о т л и-ф ч а ю щ е е с я тем, что, с целью " ф повышения точности, внутренняя полоств поплавковой камеры выполнена много- секционной с частичным заполнением каждой секции тяжелой жидкостью.Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе"1. Авторское свидетельство СССР Р 528447, кл. 6 01 С 9/18, 1976,2.Авторское свидетельство СССР Р 442373, кл. С 01 С 9/06, 1974,3. Авторское свидетельство СССР Р 581370, кл. С 01 С 9/02, 1976.4. Командно-измерительные приборы. Под ред. Назарова Б, И,иэд. МО СССР, 1975, с, 44 - 48 (прототип).