Устройство для измерения угла отклоненияот вертикали

Сомз СоветскинСоциалистическиеРеспублик САН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС)М Клз 6 01 С 9/06 601 С 9/12 при соеди нием заявкиГасударственный кемнте 23) Приоритет внам нзверетеннй Опубликовано5.06.81 УДК 528.54(088.8) ллетень22ия 25.06,81 ткрмтнй та опубликования опис Серова 2) Авторы изобретения А. Павленко, Г. С. Алексеев и) Заявитель сковскии ордена Трудового Красного Знамени горный институтУСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ относится к измерительной к устройствам, служащим глов отклонения объектов руны дной и на конколебан преобра прямой штанге цами н роиства для определения угржащие инерционную маспреобразователь магнитноипа 111.таких устройств является ых частей, что ведет к пои, соответственно, снижемерений и надежности. Нед ется на появлен ет точн чий диа устройства астей, веду ачительно с кже малый остат личие ию л ость и пазо ами данногоподвижныхфтов, что знмерений, а т15. явл щих иж раб Известен также компенсационный датчик маятникового типа, содержащий маятник, ем костной преобразователь, компенсационные гири, который позволяет повысить точность измерения за счет компенсационной структуры построения датчика 21.Однако и это устройство имеет недостатки, свойственные всем датчикам маятникового типа из-за наличия подвижных частей.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, внутри которого на оси подвешен маятник, струнный дифференциальный преобразователь, магнитные системы, усилители возбуждения Изобретениетехнике, а точнеедля измерения уот вертикали.Известны устла наклона, содесу и струнныйэлектрического тНедостаткомналичие подвижнявлению люфтовнию точности из ий струн, блок сравнения. Сзователя, расположенные по и укрепленные одними конца маятника, закреплены другима корпусе 13. 1 ЕЦель изобретения - повышение точности и расширение рабочего диапазона.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для измерения угла отклонения от вертикали, содержащем корпус, внутри которого на штанге подвешен груз, соединенный со струнным дифференциальным преобразователем, усилитель возбуждения колебаний струн и блок сравнения, штанга выполнена в виде биморфного пьезокерамического кристалла, на одном конце которо- М го закреплен груз, а другой конец. жесткосоединен с корпусом, причем выходы усилителей возбуждения колебаний струн соединены со входами блока сравнения, выход ко 838337торого соединен с биморфным пьезокерамическим кристаллом.На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит корпус 1, маятник, состоящий из штанги, выполненной в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2 с закрепленным на одном его конце грузом 3, второй конец кристалла 2 жестко связан с корпусом 1 устройства, На грузке 3 маятника закреплены струны 4, 5, вторыми концами закрепленные на корпусе 1. Выходы усилителей 6, 7 возбуждения колебаний струн соединены со входами блока 8 сравнения, выход которого соединен с биморфным пьезокерамическим кристаллом 2.Устройство работает следующим образом.При отсутствии внешних воздействий, т. е. при угле отклонения равном нулю, собственные частоты струн 4, 5 равны и соответственно равны частоты на выходе усилителей 6, 7 и выходное напряжение блока 8 сравнения равно нулю.При отклонении корпуса 1 от вертикали на угол Ы- возникает сила Р = Р з 1 п где Р сила тяжести груза 3 маятника, пытающаяся изогнуть штангу, выполненную в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2. При этом собственные частоты струн 4, 5 начинают изменяться (одна увеличивается, другая уменьшается), соответственно изменяются частоты сигналов с усилителей 6, 7. На выходе блока 8 сравнения появляется напряжение, подающееся на биморфный пьезокерамический кристалл 2. Под действием напряжения биморфный пьезокерамический кристалл 2 воздействует на груз 3, компенсируя силу, возникшую при отклонении корпуса 1 устройства от вертикали. Таким образом, все элементы датчика остаются неподвижными. При этом сигнал с выхода блока 8 сравнения является аналогом угла отклонения й.от вертикали и служит выходным сигналом датчика.Предлагаемое устройство для измерения угла отклонения от вертикали имеет преимущество по сравнению с известным за счет использования штанги, выполненной в виде би морфного пьезокерамического кристалла, соединяющего в себе функции упругого и силового элемента. Это позволяет исключить подвижные части и приводит к повышению точности измерений и возможности использовать его на подвижных объектах. Изменяя массу груза маятника, можно расширить рабочий диапазон устройства от 0 - 90 (большие массы позволяют измерять малый углы и наоборот).Устройство для измерения угла отклонения от вертикали, построенное по компенсационному принципу, позволяет использовать его непосредственно не только в системе контроля Отклонения от вертикали, но передавать его выходной сигнал непосредственно в систему стабилизации роторного экскаватора, Одновременное использование сигнала 15 датчика в системе контроля и управления,резкое повышение точности и надежности устройства позволит получить экономический эффект на один экскаватор в размере 10 тыс. руб. в год.20Формула изобретенияУстройство для измерения угла отклонения от вертикали, содержащее корпус, внут ри которого на штанге подвешен груз, соединенный со струнным дифференциальным преобразователем, усилитель возбуждения колебаний струн и блок сравнения, отличаю- и(ееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения рабочего диапаЗ 0 зона, нтанга выполнена в виде биморфногопьезокерамического кристалла, на одном конце которого закреплен груз, а другой конец жестко соединен с корпусом, причем выходы усилителей возбуждения колебаний струн соединены со входами блока сравнения, выход которого соединен с биморфным пьезокерамическим кристаллом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе40 1. Авторское свидетельство СССР300759, кл. б 01 С 9/06, 24.03,69,2. Авторское свидетельство ПНР82296,кл. 6 02 С 9/08, 1978.3. Авторское свидетельство СССР4540137, кл, б 01 С 9/06, 17.07.75 (прототип).ешетни Редактор С. ТимохинаЗаказ 4403/55ВНИИПИпо д113035, МоФилиал ППП Составитель Л. КолТехред А. БойкасТираж 642 юбакинаКорректор Г.Подписноеитета СССРткрытийнаб д. 4/5ул. Проектная, 4 Государственного комлам изобретений и оква, Ж - 35, Раушская Патент, г. Ужгород,