Устройство для определения угланаклона

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ п 1, ЗИОУЬ Союз Советских Социалистических(45) Дата опубликования описания 07,03.8 54) УСТ РО ОПРЕДЕЛЕНИЯ У О АКЛОНА Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения углов наклона.Известны устройства для определения угла наклона, содержащие резервуар, частично заполненный ртутью, и жестко связанную с ним оптическую систему, включающую источник света, фокусирующую линзу и мишень 11. Световой луч направляется под углом к поверхности ртути и отражается от нее на фокусирующее зеркало, на котором рассматривают изображение. О горизонтальности судят по углу наклона изображения мишени.Известны устройства для определения угла наклона, содержащие заполненный жидкостью резервуар, оптическую систему, преобразователь и измерительный блок 2.Известно также устройство для определения угла наклона, содержащее резервуар, который выполнен в виде цилиндра с плоским дном и крышей и заполнен электролитом, и две пары электродов, которые включены в мостовые измерительные схемы (3,Недостатком этих устройств является низкая точность измерения при работе в широком диапазоне измеряемых углов наль изобретения - повышение точнос измерения в широком диапазоне измеряемых углов.Эта цель достигается тем, что в устройстве для определения угла наклона, содержащем ампулу с жидкостью и схему измерения, последняя выполнена в виде дифференциального квантового магнитометра с ячейками поглощения, а ампула заполнена магнитной жидкостью и установлена симметрично между указанными ячейками поглощения. Магнитные жидкости представляют собой коллоидные растворы с взвешенными в них ферромагнитными частичками, размеоры которых колеблются от 30 до 150 А.Так как скорость оседания частичек под действием силы тяжести меньше скорости их броуновского (теплового) движения, то растворы практически не стареют и не разлагаются, а после снятия магнитного поля полностью восстанавливают свои характеристики.Квантовые магнитометры выполнены наоснове ячеек с парами какого-нибудь щелочного элемента, например с парами цезия 133. При прохождении через эту ячейку циркулярно поляризованного пучка света, излучаемого лампой, наполненной такими ЗО же парами, и при воздействии на ячейкупостоянного и синфазного переменного магнитных полей, на выходе ячейки световойпучок модулируется по частоте.При нормальном (обнуленном) состоянии уровень (слой) магнитной жидкости вампуле одинаков по всей ее поверхности,следовательно, магнитные поля дифференциального квантового магнитометра, пересекающие кюветы и края ампулы с магнитной жидкостью, тоже одинаковы и выходные сигналы магнитометра, представляющие собой частотно-модулированные электрические сигналы, равны между собой илинаходятся в каком-либо известном отношении. В случае наклона ампулы с магнитнойжидкостью (точнее наклона всего устройства для определения угла наклона) равенство указанных магнитных полей нарушается из-за разного по толщине слоя магнитной жидкости, что вызывает на выходахдифференциального квантового магнитометра разные по частоте электрическиесигналы.На фиг. 1 дана принципиальная схемаустройства для определения угла наклона;на фиг. 2 - вид А фиг. 1.Устройство содержит ампулу 1, частичнозаполненную магнитной жидкостью 2, исхему измерения, выполненную в виде дифференциального квантового магнитомера,включающего источник света 3, возбуждаемый высокочастотным генератором 4, напути излучений источника света последовательно установлены коллиматоры 5 и 6,зеркала 7 и 8, линейные поляризаторы 9 и10, четвертьволновые пластинки 11 и 12,ячейки поглощения 13 и 14, наполненныетаким же веществом (газом или паром),каким заполнен источник света 3, и окруженные намагничивающими катушками 15и 16, а также фотоприемники 17 и 18,электрически связанные через широкополосные усилители 19 и 20 с входами измерителя частоты 21.Устройство работает следующим образом.Свет от источника света 3, возбуждаемыйэлектромагнитным полем высокочастотногогенератора 4, с помощью коллиматоров 5 и6 формируется в параллельные пучки и,отразившись от зеркал 7 и 8, направляетсяна поляризаторы 9 и 10. Затем линейнополяризованные пучки света с помощьючетвертьволновых пластинок 11 и 12 преобразуются в циркулярно поляризованныепучки и направляются на ячейки поглощения 13 и 14,В результате взаимодействия циркулярно поляризованных пучков с собственныммагнитным моментом вещества ячеек 13 и14, к которым приложено постоянное магнитное поле катушек 15 и 16 (источникэтого поля не показан), световые пучки на выходе ячеек модулируются по интенсивностиопределенной частотой. При этом частота о 15 20 25 зо 35 4 О 4 д 50 55 ьо 65 модуляции световых пучков определяется в основном приложенным к ячейкам 13 и 14 постоянным магнитным полем.Для обеспечения устойчивой работы квантового магнитометра с выхода широкополосных усилителей 19 и 20 к катушкам 15 и 16 подводятся переменные электрические сигналы, т. е. система ячейка поглощения - фото приемник - широкополосный усилитель образует автогенератор. Таким образом, на выходе фотоприемников 17 и 18 и усилителей 19 и 20 появляются электрические сигналы определенной частоты, которая при использовании источника света и ячеек с наполнением парами цезия 133 и приложенного постоянного магнитного поля менее 1 э составляет сотни килогерц.Измеритель частоты 21 предназначен для регистрации величин частот электрических сигналов или их разности. Если магнитные сопротивления для полей, пересекающих ячейки поглощения и части ампулы 1 с магнитной жидкостью, равны и обеспечена идентичность других параметров квантового магнитометра, то частоты электрических сигналов на входах измерителя частоты 21 равны.При наклоне устройства толщина слоя магнитной жидкости 2 в ампуле 1 становится неравномерной, нарушается равенство магнитных сопротивлений для полей ячеек 13 и 14 и на выходах широкополосных усилителей появляются разные по частоте электрические сигналы. По разности частот этих сигналов, измеренных измерителем частоты 21, судят об угле наклона устройства.Так как чувствительность квантовых магнитометров к изменению магнитного поля чрезвычайно велика и составляет 0,01 гамма/герц, то чувствительность (точность) устройства может быть доведена до 0,01+0,001 угл. сек,Предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность измерения в широком диапазоне измеряемых углов и частотную форму выходного сигнала. Формула изобретения Устройство для определения угла наклона, содержащее ампулу с жидкостью и схему измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне измеряемых углов, схема измерения выполнена в виде дифференциального квантового магнитометра с ячейками поглощения, а ампула заполнена магнитной жидкостью и установлена симметрично между указанными ячейками поглощения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Японии49 - 909, кл, 107 Е 5,опубл. 1974.811075 Фиг. / Составитель Л. Колюбакина Техред И. Заболотнова Корректоры: В. Нам и А, Галахова Редактор М. Стрельникова Заказ 357/13 Изд.189 Тираж 661 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр, Сапунова, 2 5 2, Авторское свидетельство СССР649951, кл. 6 01 С 9/32, 14.06.76.