Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали

(22)Заявлено 04,01.80(21) 286562218-10 6 01 С 9/18 с присоедиыеииеаа заявки М Гееяяйстаанньй немитет СССР ло делам иаабретенийй и аткрытнй(53) УДК 528, ,541(088.8) Дата опубликоваиия описания 09,09.81(7) Заявител УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ а 1 2Изобретение относится к нрибо- который содержит корпус в виде стростроению и может быть использо- кана, наполненного жидкостью, свано для измерения угла отклонения встроенными в его дно двумя ультраО 1 ВЕРтикали в системах Управ звуковыми пьезоэлектрическими преобления подвижных автоматических обь" разователями с двумя системами элекектов (наземных, летательных и под- тродов, возбуждаемыми от генератора5водных), электрических колебаний, и измериИзвестны устройства для измере- .тельного устройства, выполненногония угла отклоиеиия.от вертикали, по диФФеренциальной схеме 12 1основанные на принципе физического10Измерительное устройство выделяетмаятника, устанавливающегося при разность выходных сигналов ультра- неподвижной точке опоры в нааравле- звуковых пьезоэлектрических преобраиии вертикали 11 ). зователей, которая пропорциональнаНедостатком известных устройств углу найлэна корпуса преобразователя для измерения отклонения от верФи- Недостатком такого устройства явт 5кали является малый диапазон измере- ляется малый диапазон измерения ния угла, что обусловливает их при-угла наклона, обусловливаемый неменение в основном в качестве янди- параллельностью плоскостей излучения каторов угла отклонения от вертикали . пьезоэлектрическйх элементов уровс весьма узким диапазоном измере-: ню жидкости,.помещенной в наклоненния - до нескольких угловых граду-. ный егакан, При этом имеются принеов. ципиальные ограничения измеренияБлижайшим к предлагаемому являетоя .угла данным способом, а именно, при ультразвуковой индикатор накпона, наклоне стакана на угол 90 н болееожидкость может вылиться из стакана, обнажив дно и делая невозможным про ведение измерений;Целью изобретения является расширение диапазона измерения угла наклона до значения, близкого к "180,Эта цель достигается тем, что в . известном устройгтве для измерения угла отклонения от вертикали, содержащем корпус, частично заполнен ный жидкостью, генератор импульсов, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и измерительное устройство, включенное по дифференциальной схеме, корпус выполнен в 15 виде трубки, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью с воздушным пузырьком, а ультразвуковые пьезоэлек трийеские преобразователи установ лены в торцах трубки и акустически изолированы от корпуса, причем полость трубки вместе с преобразователями полностью герметизирована.Поскольку радиус изгиба трубки постоянен, положение пузырька однозначно определяет угол наклона корпуса; при этом время прохождения ультразвуковой волны до воздушного пузырька пропорционально углу наклона корпуса.Общий вид устройства в разрезе схематично представлен на чертеже.Устройство содержит корпус в виде трубки 1, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью 2 с воздушным пузырьком 3. В торцах трубки установлены ультразвуковые пьезоэлектрические пре" ".образователи 4 и 5, акустически изолированные от корпуса демпфирующим ф ;материалом б с большим декрементом затухания ультразвуковых колебаний. Демпфирующнй материал б,кроме того, герметизирует торцы трубки вместе с преобразователями 4 и 5, не давая 45 жидкости испаряться и выливаться.Излучатели ультразвуковых преоб. - разователей 4 и 5 подключены к генератору 7 электрических импульсов, авыходы приемников преобразователей 5 О 4 и 5 - к измерительному устройству 8, включенному по дифференциальной схеме и выдающему сигнал, пропорциональный углу наклона.Устройство работает следующим об- у разом.Генератор 7 вырабатывает короткие электрические импульсы, которые поВчередно поступают на излучатели пьезоэлектрических ультразвуковых преобразователей 4 и 5, излучающие в жидкость 2 акустические импульсы. Ультразвуковые акустические импульсы распространяются в жидкости, заполняющей кольцевую трубку, с определенной скоростью. Достигнув воздушного пузырька 3, часть энергии импульса отражается от границы раздела сред и поступает обратно на преобразователи 4 и 5Отраженные импульсы улавливаются приемниками преобразователей, преобразуются в электрические сигналы, которые затем поступают в измеритетельное устройство 8.Измерительное устройство, выпо. ненное по дифференциальной схеме, выделяет временные интервалы, пропорциональные расстоянию между краями газового пузырька и торцами трубки. Выходным сигналом измерительного устройства 8 является разность временных интервалов, полученных в результате поочередного лоцирования газового пузырька импульсами преобразователей 4 или 5, которая пропорциональная углу наклона корпуса 1. Этим обеспечивается исключение влияния изменения скорости распространения.ультразвуковых колебаний в жидкости, заполняющей трубку еПоочередный запуск излучателейпреобразователей 4 и 5 необходимдля того, чтобы исключить влияниеультразвуковых импульсов, излучаемых й принимаемых правым 4 и левым5 преобразователями, друг на друга,Если воздушный пузырек целиком заполняет сечение трубки 1, возможенодновременный запуск излучателейправого и левого преобразователей,что упрощает схему измерительногоустройства 8,Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали имеет более широкий диапазон измерения угла по сравнению с известными аналогичными устройствами. В отличйе от прототипа, который позволяет измерять отклонение от вертикали только в пределах нескольких угловых градусов, данный прибор имеет значительно более широкий диапазон измерения, достигающий + 150- 170 , при сохранении высокой точности и линейности измерения,861941 ираж 64 Заказ 6526 ИИПИ писно ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Формула изобретения Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали, содержащий корпус, частично заполненный жидкостью, генератор импульсов, ультразвуковые ьезоэлектрические преобразователи и измерительное устройство, включенное по дифференциальной схеме, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 0 с целью расширения диапазона измерения угла, корпус выполнен в виде трубки, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполненной жидкостью с воздушным пузырьком, а уды,развуковые пьезоэлектрические преобразователи установлены в торцахтрубки и акустически изолированыот корпуса демпфирующим материалом,причем полость трубки вместе спреобразователями полностью герметизирована.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСелезнев В.А. Навигационныеустройства, М., "Машиностроение",1974, с, 152-156,2. Авторское свидетельство СССРУ 551515, кл. 0 01 Г 23/28, 06.01.76