Устройство для измерения угла отклонения от вертикали

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциапистическикРеспублик(23) Приоритет Опубликовано 07.10.82. Б 1 оллетень37Дата опубликования описания 09 .10,82 по делам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения В,А, Павленко, Г.С. Алексеев и О.Г, ( ерова );;,р АЛТЕЙ.НО 1 Московский ордена Трудового Красного Зна ени . я горный институт ВИИЙОТЕКА(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ 1Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения углов отклонения объектов от вертикали.По основному авт. св. К 838337 известно устройство для измерения угла5 отклонения от вертикали, которое содержит корпус, маятник, состоящий иэ штанги, выполненный в виде биморфного пьеэокерамического кристалла и груза, струны, усилители возбуждения колебаний струн и блок сравнения 1 .Недостатком известного устройства является его чувствительность к вибрационному ускорению, Это объясняется тем, что при вибрационных ускорениях на груз маятника начинает действовать инерционная сила, что приводит к возникновению дополнительной погрешности датчика, так как биморфный пьеэокерамический кристалл отрабатывает силы, возникающие как при отклонении датчика на угол аС от вертикали, так и при воздействии вибрацион 2ного ускорения. Это равносильно потере чувствительности датчика при измерении угла отклонения от вертикалии, следовательно, уменьшению точности этих измерений,Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее корпус,маятник со штангой, выполненный в ви-де биморфного пьеэокерамического крис"талла, на одном конце которого закреплен груз, а другой конец жесткосоединен с корпусом датчика, усилители возбуждения колебаний струн,выходы которых соединены с входамиблока сравнения, выход которого соединен с биморфным пьеэокерамическимкристаллом, снабжено последовательносоединенными фильтром высоких частоти дополнительным усилителем, причемвход указанного фильтра соединен свыходом блока сравнения и с однимиз внешних электродов биморфного3 96444пьезокерамического кристалла, второйэлектрод которого соединен с выходомдополнительного усилителяНа чертеже показана принципиальная схема устройства.Предлагаемое устройство содержиткорпус 1, маятник, состоящий изштанги, выполненной в виде биморфногопьезокерамического кристалла 2 с закрепленным на одном его конце грузом, второй конец кристалла 2 жесткосвязан с корпусом 1. На грузе 3 маятника закреплены струны 4 и 5, вторыеконцы которых закреплены на корпусе1. Выходы, усилителей 6 и 7 возбуждения колебаний струн соединены свходами блока 8 сравнения, выход которого соединен с внешним электродом9 биморфного пьезокерамического кристалла 2 и с входом фильтра 10 высоких частот, вход которого через усилитель 11 соединен с внешним электродом 12 биморфного пьезокерамическогокристалла 2,Устройство работает следующим образом.При отклонении корпуса 1 от вертикали на угол с возникает сила, равная нормальной составляющей силы тяжести Р 1 = Р 51 пс, где Р - сила тяжести груза 3 маятника, пытающаяся изогнуть штангу, выполненную в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2, При этом собственные частотыструн 4 и 5 начинают изменяться соответственно изменяются частоты сиг 35налов с усилителей б и 7, На выходеблока 8 сравнения появляется напряжение. Выходной сигнал с блока 8 сравнения не проходит через Фильтр 10 высоких частот с полосой пропусканияЫ0,1 Гц, а поступает сразу на внешний электрод 9 биморфного пьезокерамического кристалла 2. Под действиемнапряжения биморфный пьезокерамичес кий кристалл 2 воздействует на груз 453, компенсируя силу, возникающую приотклонении корпуса 1 устройства отвертикали,Таким образом, при компенсациинормальной к оси кристалла составляю Ощей силы тяжести Р в работе задействован только один внешний электрод 9 .При этом сигнал с блока 8 сравнения,поступающий на внешний электрод 9,является аналогом угла и служит выходным сигналом,При возникновении вибрационногоускорения а на груз 3 действует инер 3 4 ционная сила 1 = йа, пытающаяся изогнуть штангу маятника, выполненную в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2, в направлении, противоположном ускорению а. Собственные частоты струн 4 и 5 изменяются и на выходе блока 8 сравнения появляется напряжение. Сигнал с выхода блока 8 сравнения через фильтр 10 высоких частот и усилитель 11 с коэффициентом усиления К поступает на внешний электрод 12 биморфного пьезокерамического кристалла 2 Под действием напряжения биморфный пьезокерамический кристалл 2 воздействует на груз 3 и компенсирует инерционную силу Р.На внешний электрод 9 биморфного пьезокерамического кристалла 2 с выхода блока 8 сравнения поступает напряжение в К раз меньше по сравнению с напряжением на внешнем электроде 12 биморфного пьезокерамического кристалла 2, поэтому в компенсации инерционной силы Г принимает участие .только внешний электрод 12, При, этом сигнал с усилителя 11, поступающий на электрод 12, компенсирует поггрешность, возникающую под действием вибрационного ускорения а.Таким образом, при одновременном отклонении устройства от вертикали на угол с и воздействии вибрационного ускорения биморфный пьезокерамический кристалл 2 компенсирует нормальную составляющую силы тяжести Г посредством воздействия сигнала, поступающего только на внешний электрод 9, и инерционную силу Р посредством сигнала, поступающего только на внешний электрод 12.Предлагаемое устройство для измерения угла отклонения от вертикали отличается от известного тем, что сигнал, являющийся аналогом угла отклонения от вертикали, поступающий на один из внешних электродов и вызывающий компенсацию нормальной составляющей силы тяжести, не содержит в себе погрешности, связанной с возникновением вибрационного ускорения, так как она компенсируется вторым внеш ним электродом биморфного пьезокерамического кристалла. Это обстоятельство позволяет также использовать весь диапазон измерения управляющего сигнала для измерения только угла отклонения от вертикали.Устройство для измерения угла отклонения от вертикали с комйенсацией5 Э 6 МИ 6 погрешностей, возникающих при вибра- Ю 838337, о т л и ч а ю щ е е с я ции, может быть использовано для конт- тем, что, с целью повышения точности роля положения рабочих органов горных измерений, оно снабжено последователь- машин, а также в системах управления но соединенными фильтром высоких час. технологическими процессами, Повыше- тот и дополнительным усилителем, приние надежности и точности устройства чем вход указанного фильтра соединен и возможность его использования, как с выходом блока сравнения и с одним в системах контроля, так и управления из внешних электродов биморфного пьепозволит получить экономический эффект зокерамического кристалла, второй в размере 10 тыс, руб. в год на один О электрод которого соединен с выходом роторный экскаватор ЭРП. дополнительного усилителя.формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизеУстройство для измерения угла от. Авторское свидетельство СССР, клоненйя от вертикали по авт. св 15 11 838337, кл, С 01 С 9/06, 23.10.79ставитель Л. Колюбакинхред С.Мигунова Ко Лопатина ктор 1/19И. Госдела5 Мо аказ 76ВНИИ Тираж 61 ч дарственного комит изобретений и отк ква ЖРаушска